面向细胞微操作的柔性并联压电定位台设计与实验 被引量：1

1

作者 康升征 王浩文 《光学精密工程》 北大核心 2025年第2期220-235,共16页

为实现细胞级的操作如细胞捕获、切割、分离及注射,本文设计了一种面向生物细胞工程的柔性并联压电定位台,并对其进行了建模、仿真和测试。该定位台由动平台、底座、三级放大机构和三个压电作动器组成。压电作动器所产生的位移经三级放... 为实现细胞级的操作如细胞捕获、切割、分离及注射,本文设计了一种面向生物细胞工程的柔性并联压电定位台,并对其进行了建模、仿真和测试。该定位台由动平台、底座、三级放大机构和三个压电作动器组成。压电作动器所产生的位移经三级放大机构进行放大,并通过反馈控制实现定位台的精确运动,从而达到目标定位效果。在设计过程中,采用了伪刚体法结合柔性铰链刚度计算模型对该机构进行运动静力学分析。利用Lagrange方程,采用集中质量法建立所设计的柔性并联压电定位台动力学模型。在确定结构参数后,对其进行了有限元分析,以验证推导出的理论模型,仿真结果表明:理论与仿真模型的误差小于10%,该机构能够实现大行程以及较高频率的运动。此外,还搭建了柔性并联压电定位台样机系统,进行了实验测试,以评估其开环和闭环性能。实验结果表明:所设计的定位台具有125μm×126μm的工作行程,X和Y方向上的固有频率分别为128.9 Hz,132.8 Hz,相应的运动分辨率均优于400 nm。 展开更多

关键词 细胞微操作 压电作动器 柔性并联机构 微定位平台

在线阅读 下载PDF 职称材料

三平移全柔性并联微动机器人机构静力学分析 被引量：9

2

作者 杨启志 马履中 +2 位作者 谢俊 尹小琴 梁庆磊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期110-113,共4页

对新型非对称三平移并联机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}普通的转动关节全柔性化,形成非对称全柔性三平移微动并联机器人机构。利用"伪刚体模型"法,以普通的转动副加上等效的双向扭转弹性元件替代... 对新型非对称三平移并联机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}普通的转动关节全柔性化,形成非对称全柔性三平移微动并联机器人机构。利用"伪刚体模型"法,以普通的转动副加上等效的双向扭转弹性元件替代每个柔弹性关节,形成全柔性并联机器人机构的伪刚体等效模型。采用与"摩擦圆理论"分析法相似的力分析方法,分析了全柔性并联机器人机构的静力学问题,发现机构虽然具有优良运动解耦性,但其静力学性能较差。 展开更多

关键词 并联机构 全柔性机构 伪刚体模型 静力学分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

3-RPRR类平面全柔性并联机构拓扑优化设计 被引量：2

3

作者 陈健伟 朱大昌 +1 位作者 张荣兴 朱城伟 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期251-255,270,共6页

针对全柔性并联机构的构型设计不能满足精密定位和微纳制造领域的需求,为提高全柔性并联机构的整体刚度、抗振性和抗干扰性,基于3-RPRR并联机构原型,采用型综合法,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-RPRR类平面全柔性机构及其支... 针对全柔性并联机构的构型设计不能满足精密定位和微纳制造领域的需求,为提高全柔性并联机构的整体刚度、抗振性和抗干扰性,基于3-RPRR并联机构原型,采用型综合法,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-RPRR类平面全柔性机构及其支链.运用拓扑优化的方法,得到铰链最优配置的3-RPRR类平面全柔性并联机构及其支链.采用Hyperworks/Radioss软件分别对这2种3-RPRR类平面全柔性并联机构进行静力学及模态分析,仿真结果表明:在实现相同运动特性的前提下,优化后的3-RPRR类平面全柔性并联机构不仅节省材料,而且在刚度、抗振性和抗干扰性方面更优. 展开更多

关键词 类平面 全柔性并联机构 拓扑优化 静力学分析 模态分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

三平移全柔性并联机构多目标拓扑优化设计 被引量：5

4

作者 谢俐 杨乐 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第9期193-196,共4页

为满足精密定位和微纳制造领域对全柔性并联机构构型设计的需求,基于三平移并联机构原型,采用多目标拓扑优化理论,得到了一种结构配置较佳的新型全柔性并联机构。首先,基于单目标的柔度优化模型和固有频率优化模型,运用线性加权法建立... 为满足精密定位和微纳制造领域对全柔性并联机构构型设计的需求,基于三平移并联机构原型,采用多目标拓扑优化理论,得到了一种结构配置较佳的新型全柔性并联机构。首先,基于单目标的柔度优化模型和固有频率优化模型,运用线性加权法建立了机构的多目标拓扑优化模型。然后,基于HyperWorks/OptiStruct软件和优化准则算法对机构进行拓扑优化设计,得到了拓扑优化后的新型全柔性并联机构。最后,通过HyperMesh软件对拓扑优化前后的机构进行静力学分析和模态分析,从而验证了多目标拓扑优化设计的有效性。 展开更多

关键词 全柔性并联机构 线性加权法 多目标拓扑优化 静力学分析 模态分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于拓扑优化的3-RPRR类平面全柔性并联机构构型优选

5

作者 朱大昌 李岩 《机械设计》 CSCD 北大核心 2017年第5期71-75,共5页

全柔性并联机构的构型参数是影响其刚度和定位精度的重要性能指数。基于同构型全柔性并联原型机构,以几何约束为条件,设计出了3-RPRR类平面全柔性支链。基于构型优选的思想进行拓扑优化,设计出另一结构形式的类平面全柔性支链,进而分别... 全柔性并联机构的构型参数是影响其刚度和定位精度的重要性能指数。基于同构型全柔性并联原型机构,以几何约束为条件,设计出了3-RPRR类平面全柔性支链。基于构型优选的思想进行拓扑优化,设计出另一结构形式的类平面全柔性支链,进而分别对两种不同支链组成形式的3-RPRR类平面全柔性并联机构进行静力学及模态分析。仿真结果表明:在实现相同运动特性的前提下,方案二全柔性支链构成的3-RPRR类平面全柔性并联机构不仅节省材料,且在刚度和抗振性上更优。 展开更多

关键词 全柔性并联机构 拓扑优化 构型优选 刚度 静力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于拓扑优化的3-PRPR全柔性并联机构设计及分析

6

作者 董博 王雪 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第10期170-173,共4页

全柔性并联机构具有分辨率高、运动灵活、动态特性好等优点,但其构型设计往往不能满足微定位和精密加工制造领域的需求。基于并联机构原型,以几何约束为条件,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-PRPR全柔性并联机构。利用Hyperwo... 全柔性并联机构具有分辨率高、运动灵活、动态特性好等优点,但其构型设计往往不能满足微定位和精密加工制造领域的需求。基于并联机构原型,以几何约束为条件,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-PRPR全柔性并联机构。利用Hyperworks软件行拓扑优化,设计出优化后的3-PRPR全柔性并联机构。分别对这两种3-PRPR全柔性并联机构进行有限元及模态分析,仿真结果表明:在实现相同运动特性的前提下,优化后的3-PRPR全柔性并联机构不仅节省材料,而且在刚度和抗振性方面更优于优化前的机构。 展开更多

关键词 全柔性并联机构 拓扑优化 HYPERWORKS 有限元分析 模态分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

三平移全柔性微动机器人机构的位置运动分析 被引量：8

7

作者 杨启志 郭宗和 +2 位作者 马履中 尹小琴 王俊英 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期96-99,共4页

研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}的运动学特性,首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦;求解出该机构的... 研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}的运动学特性,首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦;求解出该机构的位置反解方程及中间变量的表达式;利用ADAMS软件对该机构的位置正解特性进行了仿真模拟,验证了理论推导的正确性。 展开更多

关键词 微动机器人 全柔性机构 并联机构 位置分析 仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

全柔性并联机器人支链静刚度矩阵的建立 被引量：8

8

作者 杨启志 马履中 +1 位作者 郭宗和 尹小琴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1156-1159,共4页

设计了一种新型非对称全柔性3-RRRP平移微动并联机器人机构。在柔性铰链静刚度矩阵及柔性移动副静刚度矩阵的基础上,先建立该微动机器人机构单个支链的一般模型,利用坐标矩阵变换(D-H矩阵变换)的方法,推导出一般支链静刚度矩阵求解的理... 设计了一种新型非对称全柔性3-RRRP平移微动并联机器人机构。在柔性铰链静刚度矩阵及柔性移动副静刚度矩阵的基础上,先建立该微动机器人机构单个支链的一般模型,利用坐标矩阵变换(D-H矩阵变换)的方法,推导出一般支链静刚度矩阵求解的理论过程,进而求得该支链端部的静刚度矩阵。最后,通过理论计算一简单模型,并用ANSYS对理论计算结果进行模拟。模拟结果显示,理论计算的静刚度矩阵与模拟结果很相近,说明一般支链静刚度矩阵理论推导过程具有一定的准确性。 展开更多

关键词 全柔性机构 并联机器人 支链静刚度矩阵 坐标变换 仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于影响系数的新型全柔性微动并联机器人运动特性分析 被引量：3

9

作者 杨启志 马履中 +2 位作者 郭宗和 尹小琴 王俊英 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期213-216,共4页

研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R//R//R//P(4R)}//{R//R//P(4R)//R}⊥{R//R//R//P(4R)}的运动学特性,并进行了模拟仿真验证。首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似... 研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R//R//R//P(4R)}//{R//R//P(4R)//R}⊥{R//R//R//P(4R)}的运动学特性,并进行了模拟仿真验证。首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦的机构;然后利用基于影响系数的方法,比较容易地推导出了该机构的速度、加速度的准确表达式,避免了繁琐的正解方程的求导微分;最后利用ADAMS软件、MATLAB软件对机构的运动学特性进行了仿真模拟与理论计算,验证了理论推导的正确性。 展开更多

关键词 全柔性机构 微动机器人 影响系数 并联机构 运动学特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于并联机构的可重构柔性夹具研究 被引量：3

10

作者 肖姝娴 张林鍹 +1 位作者 李惠 杜兆才 《航空制造技术》 北大核心 2013年第20期70-73,共4页

本文对数字化柔性装配领域中的重点问题——可重构柔性夹具设计进行研究,分别就夹具定位和夹具验证两方面的关键技术进行阐述。并针对实际需求,提出一套基于并联机构的可重构柔性夹具设计的实施技术方案,该设计方案具有模块化、智能化... 本文对数字化柔性装配领域中的重点问题——可重构柔性夹具设计进行研究,分别就夹具定位和夹具验证两方面的关键技术进行阐述。并针对实际需求,提出一套基于并联机构的可重构柔性夹具设计的实施技术方案,该设计方案具有模块化、智能化、通用化等特点。 展开更多

关键词 柔性装配 可重构夹具 并联机构 夹具定位布局 构件库设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种高精度大行程2R1T并联定位平台 被引量：6

11

作者 卢倩 陈西府 +1 位作者 黄卫清 孙梦馨 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期148-157,共10页

为了解决传统压电陶瓷驱动器所固有的高精度与大行程的矛盾,提出了一种新型可直接外力驱动的三自由度并联精密定位平台,利用压电直线电机直接驱动即可实现大行程与高精度定位。首先,分析了柔性铰链结构参数对其作动行程的影响机理,在此... 为了解决传统压电陶瓷驱动器所固有的高精度与大行程的矛盾,提出了一种新型可直接外力驱动的三自由度并联精密定位平台,利用压电直线电机直接驱动即可实现大行程与高精度定位。首先,分析了柔性铰链结构参数对其作动行程的影响机理,在此基础上设计了大行程圆柱柔性铰链,并对大行程圆柱柔性铰链的结构参数进行了模糊优化设计;接着,采用两个平移副和一个一体化、大行程圆柱形柔性铰链构建了并联分支链路,采用3条并联支路设计了2R1T并联精密定位平台,并通过坐标齐次变换方法构建了并联平台的运动学模型,推导出了并联平台位姿正反解;最后,对2R1T并联定位平台开展了实验研究。实验结果表明所设计的2R1T并联定位平台具有良好的运动同步性和重复性,利用压电直线电机的步进运动模式可实现精密定位,其平动定位分辨率为0. 09μm,转动定位分辨率分别为0. 8μrad、0. 9μrad和1. 0μrad;利用压电直线电机的连续运动模式可实现大行程空间定位,其平动工作行程为120 mm,转动工作行程分别为6. 18°、6. 74°和6. 58°。借助于压电直线电机的不同工作模式实现了并联平台的精密定位和大行程工作空间两个关键指标,为进一步研究2R1T并联机构的动态性能、精密定位及控制规律的实现等提供了重要的理论价值和实践基础。 展开更多

关键词 精密定位平台 并联机构 大行程 柔性铰链

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向芯片封装的新型高速高精度平面定位机构研究 被引量：2

12

作者 刘延杰 孙立宁 +2 位作者 孟庆鑫 祝宇虹 刘新宇 《工具技术》 北大核心 2005年第5期19-22,共4页

面向芯片封装领域对高速高精度平台的需求,提出一种新型平面并联定位机构。基于复数向量表示法,建立了机构的运动学模型;结合固定界面子结构模态综合法与有限单元法,考虑连杆柔性和关节柔性,对机构建立了弹性动力学模型;通过仿真与实验... 面向芯片封装领域对高速高精度平台的需求,提出一种新型平面并联定位机构。基于复数向量表示法,建立了机构的运动学模型;结合固定界面子结构模态综合法与有限单元法,考虑连杆柔性和关节柔性,对机构建立了弹性动力学模型;通过仿真与实验的对比分析,验证了这种动力学分析方法的有效性。 展开更多

关键词 定位机构 芯片封装 高精度 高速 面向 弹性动力学模型 运动学模型 有限单元法 模态综合法 动力学分析 平面并联 对比分析 表示法 子结构 柔性

在线阅读 下载PDF 职称材料

3-RPC定位机构结构设计 被引量：1

13

作者 孙慧 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第6期192-195,共4页

集成式全柔性并联定位机构具有无摩擦和高稳定性的优点,但其结构设计相对复杂,定位精度低,在一些超精密定位领域无法达到定位要求。基于同构性的集成式全柔性并联定位机构,引入拓扑优化设计理论,设计出与同构性集成式全柔性并联定位机... 集成式全柔性并联定位机构具有无摩擦和高稳定性的优点,但其结构设计相对复杂,定位精度低,在一些超精密定位领域无法达到定位要求。基于同构性的集成式全柔性并联定位机构,引入拓扑优化设计理论,设计出与同构性集成式全柔性并联定位机构运动特性一致的3-RPC型全柔顺并联定位机构。首先,以3-RPC并联定位机构为研究对象,通过微位移法求解出其输入输出间的映射关系。然后,建立3-RPC集成式全柔性并联定位机构和3-RPC全柔顺并联定位机构三维模型。最后,通过有限元软件对两种定位机构进行静、动力学分析。结果表明:3-RPC全柔顺并联定位机构在定位精度和抗振性均优于同构性的集成式全柔性并联定位机构。 展开更多

关键词 集成式全柔性并联定位机构 全柔顺并联定位机构 拓扑优化 定位精度

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞机装配中柔性工装定位单元位姿的实时获取方法 被引量：3

14

作者 梁雪梅 李光丽 《航空制造技术》 2018年第22期38-42,48,共6页

在某些飞机部件装配过程中,柔性工装定位单元(简称工装单元)是由一个并联机构组成的,并联机构动平台的位姿决定了飞机部件的位姿,因此实时得到工装单元的动平台位姿的目的是实时计算其各个机构杆长与目标的差距,指导工装单元快速调整到... 在某些飞机部件装配过程中,柔性工装定位单元(简称工装单元)是由一个并联机构组成的,并联机构动平台的位姿决定了飞机部件的位姿,因此实时得到工装单元的动平台位姿的目的是实时计算其各个机构杆长与目标的差距,指导工装单元快速调整到装配所需的目标位姿,从而使飞机部件达到目标位姿。提出了一种通过激光跟踪仪与跟踪仪的STS六维传感器配件(简称6D设备)配合,实时获取工装单元动平台位姿的方法。对工装单元与6D设备配合工作的原理进行研究,通过软件接口获得6D设备的位姿,通过数学计算得到6D设备的位姿矩阵和工装单元动平台位姿矩阵。设计了试验方案并通过试验验证了算法的正确性。 展开更多

关键词 飞机装配 6D测量 并联机构 柔性工装定位单元 激光跟踪仪

在线阅读 下载PDF 职称材料

3自由度精密定位平台的运动特性和优化设计 被引量：55

15

作者 胡俊峰 张宪民 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2686-2695,共10页

为了实现3-RRR柔顺并联精密定位平台的精确运动,研究了它的封闭形式精确运动模型和尺寸优化设计。采用卡氏第二定理建立精密定位平台的封闭式柔度模型。根据柔顺并联机构的结构特点,将其划分为3个对称分布的运动支链,并结合铰链的柔度... 为了实现3-RRR柔顺并联精密定位平台的精确运动,研究了它的封闭形式精确运动模型和尺寸优化设计。采用卡氏第二定理建立精密定位平台的封闭式柔度模型。根据柔顺并联机构的结构特点,将其划分为3个对称分布的运动支链,并结合铰链的柔度模型和机构力传递关系分别推导出各个支链的刚度模型,整个系统的刚度为所有支链在同一坐标系下的刚度的叠加。建立的刚度模型是以柔性铰链的柔度为变量的封闭形式模型。根据柔度矩阵可得到反映输入位移和输出位移之间关系的雅可比矩阵。理论模型与有限元分析的比较结果显示,两者所得的运动模型误差为1.0%～9.5%,证明了所推导运动模型的正确性和精确性。根据雅可比矩阵的封闭公式,分析其对结构参数的灵敏度,并由此选出对平台运动特性影响较大的优化设计变量。提出以最大化平台工作空间为目标,以铰链强度、最大输入力、几何尺寸和输入耦合为约束的优化模型。结果表明,优化后的结构参数能获得更大的输出位移,说明该方案能满足优化设计要求。 展开更多

关键词 柔顺并联机构 柔性铰链 精密定位平台 运动特性 优化设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

微机器人中用细钢丝替代球铰链的定位误差

16

作者 刘德忠 费仁元 +1 位作者 许意华 潘新文 《机械设计》 CSCD 北大核心 2003年第5期7-9,共3页

设计的双指微动操作手的本体是基于并联机构的微机器人 ,其工作盘上装有针状手指。微机器人的传动支链采用柔性铰链微位移放大机构 ,并用细钢丝代替球铰链。讨论了柔性铰链的定位误差 ,建立了用细钢丝代替球铰链的误差模型 ,借助于柔性... 设计的双指微动操作手的本体是基于并联机构的微机器人 ,其工作盘上装有针状手指。微机器人的传动支链采用柔性铰链微位移放大机构 ,并用细钢丝代替球铰链。讨论了柔性铰链的定位误差 ,建立了用细钢丝代替球铰链的误差模型 ,借助于柔性铰链相对于理想运动轨迹的偏离曲线 。 展开更多

关键词 微机器人 并联机构 双指微动操作手 定位误差 球铰链 细钢丝 压电陶瓷 柔性铰链

在线阅读 下载PDF 职称材料