五自由度

摘要： 针对脑卒中导致的上肢偏瘫患者的康复训练,设计了一种上肢神经康复训练机器人,能够在家庭内进行坐姿、站姿和卧姿等多姿态调节。通过分析人体上肢的结构和运动规律,选取了对人体上肢康复最有利的五个自由度,通过CREO完成了对康复装置三维模型的构建。通过单轴驱动器与连杆的配合,能够实现肩肘关节的联动屈伸。本装置可以实现整体高度、上臂以及下臂长度的调整,从而能够适应不同个体的需求。

摘要： 本文密切结合我国高端装备制造中对大型构件现场加工的重大需求,系统研究了一种高性能五自由度混联加工机器人的构型创新、参数化建模与性能评价,以及基于综合性能驱动的设计理论与方法,取得了以下创新性成果:(1)从分析平面运动链的共面约束入手,提出一种综合过约束一平动两转动并联机构构型的新方法,具有可视性好、简单直观等优点;综合考虑末端位姿能力恰当性、支链结构力学合理性、装备可重构性等要素,提出了遴选适合制成加工机器人模块的选型准则。

摘要： 为提高5自由度升挂车的挂装效率,设计了全新的液压系统,根据实际要求选型设计液压元件,并对液压系统升降机构进行压强损失、系统效率、系统发热及连续工作时间等性能验算,可为同类设备液压系统的开发提供参考。

摘要： 喷漆机器手在汽车工业领域应用非常广泛,本设计的喷漆机械手为五自由度机械手,主要包括机械手结构设计和运动学分析,对各部分的关键部件进行设计并建立三维模型。简单分析了机械手的平衡运动过程,重点阐述了关节连接器的选择。

摘要： 为了实现一种空间上三维转动和两维平移的运动形式,提出了一种3-SPS/PPS为构型的五自由度并联机构,该机构的驱动支链为SPS支链,约束支链为PPS支链.应用螺旋理论对3-SPS/PPS并联机构的支链进行了理论分析,对并联机构的自由度进行计算,求出了并联机构位置方程的表达式.通过三维建模软件建立了3-SPS/PPS并联机构的模型,利用ADAMS软件进行运动仿真分析,从而得到了3-SPS/PPS并联机构在逆解下的位移曲线变化图,同时得到了在正解下的位移、速度和加速度运动曲线图,验证了3-SPS/PPS并联机构的自由度,为并联机构的应用提供了理论参考.

摘要： 交叉滚柱直线导轨广泛应用于机床等精密机械中,静刚度为交叉滚柱直线导轨的重要性能指标,然而到目前为止,尚未见到该导轨静刚度的理论模型的报道.本研究建立交叉滚柱直线导轨五自由度静刚度的理论模型.首先,基于Hertz线接触理论与弹性理论的Boussinesq解,采用分片法推导了滚柱-滚道接触力及接触力矩的函数表达式;在此基础上,建立直线导轨结合部变形协调方程、物理方程与静力平衡方程,迭代求解方程获得交叉滚柱直线导轨五自由度静刚度.其次,以一款交叉滚柱直线导轨为例,开展了导轨五自由度静刚度的实验测试,并与理论模型计算结果进行了对比,验证了本模型的正确性.最后,分析讨论了预紧力对交叉滚柱直线导轨各向位移及刚度的影响,为交叉滚柱直线导轨预紧力的调节奠定理论基础.

摘要： 根据单开链和方位特征集设计了一种5自由度串并联机器人,并对5自由度串并联机器人并联机器人的运动学,对并联机构的位置逆解和动平台速度进行分析。运用Adams软件对设计的5自由度串并联机器人进行仿真分析,并验证机构的可行性。结果表明,该机构具有运动比较平稳、工作空间大等特点,对5自由度串并联机构多驱动器控制提供了参考依据。

摘要： 为提升串并混联机器人大行程刚度与综合性能,提出一种带随动滑筒的3-RHUR/PUS三自由度并联头串联XY双导轨的混联五自由度机器人构型.根据非线性约束方程组给出其位置正反解,并基于螺旋理论建立了串并混联的正逆运动学映射关系,基于建立的混联机器人的柔度模型讨论了其方向刚度;综合考虑机器人的转动能力、力传递性能、速度和刚度性能,在利用线性加权法对机器人进行多目标优化的基础上,提出最优拉丁超立方采样(Optimal Latin hypercube sampling,OptLHS)与插值相结合的优化算法,从而缩短了优化计算所需时间,得到了机器人最优尺寸参数.

摘要： 提出了一种紧凑型的五自由度磁力驱动平台,该平台采用6组差动电磁铁实现五自由度的运动.介绍了磁力驱动平台的结构及工作原理,并建立了数学模型,通过仿真分析了系统在P ID控制下各自由度的输出情况,证明了该平台具有较好的响应特性,能够实现稳定悬浮.

摘要： 针对传统的磁悬浮开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM)只能实现转子的两自由度悬浮的问题,设计了一种锥形无轴承开关磁阻电机(Conical Bearingless Switched Reluctance Motor,CBSRM),使其能够实现电机转子在五自由度上的主动悬浮控制.对该电机机理、工作方式作了详细的研究,剖析出电机悬浮力的等效磁路并精确推导了其数学模型.利用ANSYS软件对该电机进行建模及仿真,分析了该电机的电磁特性,包括悬浮特性、转矩特性,以及他们之间相互的耦合.仿真结果表明该电机结构符合机理,能够实现电机五个自由度的主动悬浮控制,并在电机本体上减小了转矩与悬浮力之间的耦合.

摘要： 腹腔镜虚拟手术是最为常见的一种虚拟手术.该领域目前大部分研究仅限于仿真可视化阶段,为了使实习医生的模拟训练更加贴近现实,选用机械手设备作为人机交互的接口非常有必要.本文根据腹腔镜虚拟手术系统的特点,提出机械手设计原则,经过尺寸计算和空间结构布局,自主设计了一套五自由度的正交构型机械手设备.机械手通过采集传感器捕获操作者的空间运动信息,传递给虚拟手术系统,实现了人机交互来控制虚拟手术流程的功能,符合人体工程学,能够满足腹腔镜虚拟手术系统中对手术器械实时操作的要求.该设备具有可扩展性、实时性和易操作等优点,可以适用于多种腹腔镜虚拟手术场景.

摘要： 本文针对新型五自由度无轴承异步电机这一多变量、非线性、强耦合的系统,采用α阶逆系统的方法进行动态解耦控制。首先介绍五自由度无轴承异步电机的工作原理,分别给出混合磁轴承和无轴承异步电机的力学方程,并建立电机状态方程.然后根据状态方程分析系统的可逆性,应用α阶逆系统的方法实现悬浮力与旋转力之间、悬浮力之间的动态解耦.最后由线性综合方法设计系统模型的闭环控制器.仿真结果表明,系统具有良好的动态和静态性能。

摘要： 本文以成功实现工业化应用的Tricept机器人为基础,提出一种新型五自由度可重构混联机器人,取名为TriVariant.文章系统介绍了机器人的设计理念和可重构性分析.基于一组优化后的尺度参数,文章就TriVariant和Tricept机器人的运动学性能进行了分析.对比结果表明,TriVariant与Tricept机器人的性能指标接近,因而具有极大的市场潜力。

摘要： 介绍了5-UPS/PRPU五自由度并联机床的动平台位姿的检测方法,该机床中间约束分支PRPU分支可以反映动平台的实际位姿,通过在该分支上安装五个传感器,可以实时测量机床动平台的位姿信息,从而为并联机床实现全闭环控制提供可靠的保证,以提高机床的加工精度.

摘要： 该文介绍了CARDC高速所Φ0.5米高超声速风洞五自由度机构的主要技术指标及技术性能要求，研制的技术难点及主要措施，动态调试和型号应用情况，实现的技术指标和性能，达到的技术水平及应用前景分析等内容。

摘要： 不同于通常的基于牛顿-欧拉方程的向量力学法和基于拉格朗日方程分析力学法进行车辆的平顺性分析,本研究基于多体系统传递矩阵法,建立了某电动车动力学模型,推导了该模型的传递矩阵、传递方程和体动力学方程,通过matlab编程对整车的平顺性进行分析,得到了整车的平顺性结果.同时,采用牛顿力学法解算了整车的平顺性.最后将两种解算结果进行对比分析,验证了传递矩阵法计算车辆平顺性的有效性.

摘要： 介绍了新型5-UPS/PRPU五自由度并联机床的运动学反解,分析了其工作空间.以刀尖点为参考点对机床进行了运动学反解分析和工作空间的搜索.定义了灵活刀具倾斜角,使得只用一个参数就能够实现对工作空间的降维描述.对机床工作空间进行了以刀尖点为参考点的三维描述,并对影响机床工作空间大小的几何约束条件进行了分析.根据机床的实际结构参数对工作空间进行了算例分析,并以三维图形形式直观方便地描述了机床的工作空间.机床的最大可达工作空间为Φ800×300的圆柱体,灵活工作空间为Φ400×300的圆柱体,最大灵活刀具角为25°,分析结果与机床的实际运行情况基本一致。

摘要： 本发明涉及一种基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人，由一个两转一移三自由度并联机构和与之串接的具有两自由度的姿态调整机构组成。两转一移三自由度并联机构包括定平台、上支撑平台、下支撑平台、三个分支组件、动平台组件等部件构成，所述三个分支组件中结构相同的第一、二分支组件处于同一平面内且均穿过上支撑平台，与上支撑平台用转动铰链连接，第三分支组件穿过下支撑平台并与下支撑平台用转动铰链连接；两自由度姿态调整机构包括吸盘、固设在吸盘上的C型构件、以及与C型构件通过转动铰链连接的A型构件。本发明模块化程度高，并且由于第一分支组件和第二分支组件的运动平面共面，使得机构运动学逆解解析表达式利于计算，便于轨迹规划与实时控制。

摘要： 本发明公开了一种空间五自由度自由飞行机械臂的轨迹跟踪控制方法，可以解决安装在航天器上的五自由度空间自由飞行机械臂捕获和操纵空间物体的准确性问题。主要包括以下四个要点：1)应用D‑H方法建立机械臂的正运动学模型；2)应用拉格朗日方程建立机械臂的动力学模型；3)结合雅可比转置矩阵与PD控制器，引入广义力矢量；4)根据动力学微分方程，使用Simulink软件搭建仿真模型。本发明同时搭建了机械臂的运动学与动力学模型，应用雅可比转置矩阵结合PD控制器的方法，有效地解决了目前应用较为广泛的运动学控制方法无法很好地跟踪控制空间高速、高精度机械臂的问题。

摘要： 五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统主要由磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统组成。磁悬浮定子系统主要由支杆前段、支杆后段、盖板、旋转编码器、联轴节、电磁离合器组件、拉紧螺栓、固定螺纹环、小自锁螺纹环、大自锁螺纹环、轴向磁轴承定子、径向磁轴承定子、轴向位移传感器、径向位移传感器；磁悬浮转子系统主要由限位接头、主轴、保护轴承、径向磁轴承转子、轴向磁轴承转子、轴向传感器检测环、径向传感器检测环。本发明采用磁悬浮支承方式，大大降低了机械摩擦，使飞机模型可以更好地模拟飞机真实空中飞行，大大提高了飞机风洞试验的精度。

摘要： 本发明涉及一种基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人，由一个两转一移三自由度并联机构和与之串接的具有两自由度的姿态调整机构组成。两转一移三自由度并联机构包括定平台、上支撑平台、下支撑平台、三个分支组件、动平台组件等部件构成，所述三个分支组件中结构相同的第一、二分支组件处于同一平面内且均穿过上支撑平台，与上支撑平台用转动铰链连接，第三分支组件穿过下支撑平台并与下支撑平台用转动铰链连接；两自由度姿态调整机构包括吸盘、固设在吸盘上的C型构件、以及与C型构件通过转动铰链连接的A型构件。本发明模块化程度高，并且由于第一分支组件和第二分支组件的运动平面共面，使得机构运动学逆解解析表达式利于计算，便于轨迹规划与实时控制。

摘要： 本发明涉及一种基于三自由度空间并联机构的五自由度喷涂机器人，包括喷涂作业单元、垂直移动单元、水平移动单元三个部分，所述喷涂作业单元包括主体结构和安装有雾化器的动平台，所述主体结构是三自由度空间并联机构，该三自由度空间并联机构的圆形运动机架安装在两侧的垂直导轨上，可以实现竖直方向的移动；所述垂直导轨和三自由度空间并联机构作为整体安装在水平导轨上，可以实现水平移动，将水平移动单元的运动、垂直移动单元的运动与三自由度空间并联机构的运动相结合，可实现位于所述动平台上的雾化器喷头的五自由度运动。所述喷涂机器人的结构对称，灵活性好、精度和刚度高，易于制造，方便控制，容易实现模块化。

摘要： 本发明涉及一种用于自由曲面工件恒压的五自由度并联磨削装置，其包括机座、动平台、SPS直线驱动分支、SPR直线驱动分支、电机、转支座、皮带、主轴、磨轮、主带轮和从带轮，机座下方设有动平台，机座与动平台之间设有四个SPS直线驱动分支和SPR直线驱动分支，转支座设于动平台上，主轴支撑于转支座的下支撑座上，电机通过主带轮、从带轮以及皮带与主轴的第一端连接，且主轴的第二端与磨轮夹紧固连，磨轮弹性抵在工件的自由曲面上，且磨轮的轮面与工件的自由曲面保持垂直。本发明通过设置多个直线驱动分支，使得磨轮具有五自由度运动，满足了磨轮始终与工件自由曲面法向柔性恒压接触，能够有效提高工件自由曲面的磨削精度、耐腐蚀性以及使用寿命。

摘要： 本发明公开了一种空间五自由度自由飞行机械臂的轨迹跟踪控制方法，可以解决安装在航天器上的五自由度空间自由飞行机械臂捕获和操纵空间物体的准确性问题。主要包括以下四个要点：1)应用D‑H方法建立机械臂的正运动学模型；2)应用拉格朗日方程建立机械臂的动力学模型；3)结合雅可比转置矩阵与PD控制器，引入广义力矢量；4)根据动力学微分方程，使用Simulink软件搭建仿真模型。本发明同时搭建了机械臂的运动学与动力学模型，应用雅可比转置矩阵结合PD控制器的方法，有效地解决了目前应用较为广泛的运动学控制方法无法很好地跟踪控制空间高速、高精度机械臂的问题。

摘要： 五自由度主动控制磁悬浮自由摇滚系统主要由磁悬浮定子系统和磁悬浮转子系统组成。磁悬浮定子系统主要由支杆前段、支杆后段、盖板、旋转编码器、联轴节、电磁离合器组件、拉紧螺栓、固定螺纹环、小自锁螺纹环、大自锁螺纹环、轴向磁轴承定子、径向磁轴承定子、轴向位移传感器、径向位移传感器；磁悬浮转子系统主要由限位接头、主轴、保护轴承、径向磁轴承转子、轴向磁轴承转子、轴向传感器检测环、径向传感器检测环。本发明采用磁悬浮支承方式，大大降低了机械摩擦，使飞机模型可以更好地模拟飞机真实空中飞行，大大提高了飞机风洞试验的精度。

摘要： 本发明涉及机器人技术领域。技术方案是：一种具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构，包括可重构机架、动平台以及并联连接在可重构机架与动平台之间的四个分支，每条分支均相同；其特征在于：每条分支包括依次连接在可重构机架与动平台之间的第一转动副、第一杆件、第二转动副、第二杆件、第三转动副、第三杆件、第四转动副、第四杆件以及第五转动副；所述第一转动副和第二转动副的转动轴线相互平行，所述第三转动副、第四转动副和第五转动副的转动轴线相交于同一点。该可重构并联机构应具有操作速度高、刚度高、动力学性能好、具有两个自由度和可重构操作等优点。

摘要： 本实用新型涉及一种基于三自由度空间并联机构的五自由度喷涂机器人，包括喷涂作业单元、垂直移动单元、水平移动单元三个部分，所述喷涂作业单元包括主体结构和安装有雾化器的动平台，所述主体结构是三自由度空间并联机构，该三自由度空间并联机构的圆形运动机架安装在两侧的垂直导轨上，可以实现竖直方向的移动；所述垂直导轨和三自由度空间并联机构作为整体安装在水平导轨上，可以实现水平移动，将水平移动单元的运动、垂直移动单元的运动与三自由度空间并联机构的运动相结合，可实现位于所述动平台上的雾化器喷头的五自由度运动。所述喷涂机器人的结构对称，灵活性好、精度和刚度高，易于制造，方便控制，容易实现模块化。