基于4-PSE并联机构的地质沉积模拟平台运动学分析

1

作者 王林虎 华剑 +2 位作者 谭欢 尹艳树 邓国强 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第16期6710-6717,共8页

地质沉积模拟平台是定量研究地质沉积理论的重要装置。为满足沉积模拟大型化、精细化和定量化的研究需求,基于4-PSE并联机构设计一种可进行全方位调姿运动的地质沉积模拟平台,对其运动学特性进行研究。结合模拟平台的工作原理,对4-PSE... 地质沉积模拟平台是定量研究地质沉积理论的重要装置。为满足沉积模拟大型化、精细化和定量化的研究需求,基于4-PSE并联机构设计一种可进行全方位调姿运动的地质沉积模拟平台,对其运动学特性进行研究。结合模拟平台的工作原理,对4-PSE并联机构的自由度进行计算,推导模拟平台的运动学方程。在ADAMS软件中建立模拟平台的虚拟样机模型,利用运动学仿真结果对其运动学参数进行理论验证。分析模拟平台的工作空间约束条件,求得其工作空间,绘制相关结构参数对工作空间的影响曲线。研究成果为后续地质沉积模拟平台的多块平台组合系统实验提供了理论基础。 展开更多

关键词 地质沉积模拟平台 4-pse并联机构 运动学 工作空间

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基于SimMechanics的4-UPS/PPU并联机构运动分析 被引量：1

2

作者 季晔 赵淑玲 +2 位作者 孙娟 吴锐 张旦闻 《机床与液压》 北大核心 2015年第21期83-85,94,共4页

基于构型演变,在4-UPS并联机构中,增加一条PPU从动支链,得到一种4-UPS/PPU并联机构,从动支链限制了运动平台一个转动和一个移动自由度。根据机构的输入、输出关系,建立了机构的运动关系方程,利用求导法,得到了机构的速度和加速度Jacobia... 基于构型演变,在4-UPS并联机构中,增加一条PPU从动支链,得到一种4-UPS/PPU并联机构,从动支链限制了运动平台一个转动和一个移动自由度。根据机构的输入、输出关系,建立了机构的运动关系方程,利用求导法,得到了机构的速度和加速度Jacobian矩阵。利用SimMechanics工具箱建立了机构运动仿真模型,在给定输入条件下,得到了运动平台随输入的位置、速度和加速度变化规律。结果表明:运动平台运行平稳,与理论计算吻合。 展开更多

关键词 四自由度 并联机构 运动学 SIMmechanICS

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4-RRR冗余并联机构工作空间的SimMechanics求解 被引量：1

3

作者 陆正杰 郝亮亮 《机床与液压》 北大核心 2017年第9期34-37,61,共5页

由于传统的工作空间分析方法局限于理论计算,而工作空间分析是机构设计及运动控制的基础,故采用了SimMechanics建立4-RRR冗余并联机构三维仿真实体运动学模型,对工作空间进行仿真研究;利用数值实例以驱动杆和从动杆的影响因子λ为条件... 由于传统的工作空间分析方法局限于理论计算,而工作空间分析是机构设计及运动控制的基础,故采用了SimMechanics建立4-RRR冗余并联机构三维仿真实体运动学模型,对工作空间进行仿真研究;利用数值实例以驱动杆和从动杆的影响因子λ为条件采用运动仿真法编程得出了该机构的工作空间。结果表明:该机构的工作空间具有对称性且内部无空洞;当λ逐渐增大时,该机构的工作空间逐渐增大,当λ>0.6时边界处的空洞增加,机构在边界的奇异位置点增多。与3-RRR并联机构的工作空间对比,机构的可达工作空间明显增大,这表明引入冗余是一种有效解决3-RRR并联机构的奇异位形多,增大其工作空间的方法。 展开更多

关键词 4-RRR冗余并联机构 工作空间 SIMmechanICS

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一种新型4-PUU并联机构运动学分析 被引量：6

4

作者 祁晓园 李宁宁 +1 位作者 陈江 赵铁石 《燕山大学学报》 CAS 2007年第5期387-391,共5页

介绍了一种新型4-PUU并联机器人机构,该机构可以实现空间三维的移动和绕Z轴的转动.文中利用螺旋理论分析了机构的约束特性,计算了它的自由度数目,讨论了输入的合理性;给出了机构位置反解方程和机构速度方程并分析了机构奇异位形和工作... 介绍了一种新型4-PUU并联机器人机构,该机构可以实现空间三维的移动和绕Z轴的转动.文中利用螺旋理论分析了机构的约束特性,计算了它的自由度数目,讨论了输入的合理性;给出了机构位置反解方程和机构速度方程并分析了机构奇异位形和工作空间。该并联机构结构对称,机构较简单,可以用来开发工业机器人,定位平台等。 展开更多

关键词 并联机构 4自由度 运动学

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基于牛顿-欧拉法的4-UPS-UPU并联机构动力学方程 被引量：12

5

作者 陈修龙 董芳杞 王清 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3129-3137,共9页

采用牛顿-欧拉法建立了空间并联机构的动力学方程,用于研究4-UPS-UPU五自由度空间并联机构的刚体动力学建模。分析了4-UPS-UPU并联机构的支链受力和动平台受力情况,基于牛顿-欧拉法推导出了该并联机构的刚体动力学方程。利用Matlab分别... 采用牛顿-欧拉法建立了空间并联机构的动力学方程,用于研究4-UPS-UPU五自由度空间并联机构的刚体动力学建模。分析了4-UPS-UPU并联机构的支链受力和动平台受力情况,基于牛顿-欧拉法推导出了该并联机构的刚体动力学方程。利用Matlab分别对动平台在空载和加载条件下的驱动力进行理论计算,得到了该机构5个驱动杆的驱动力。最后,利用ADAMS对4-UPS-UPU并联机构虚拟样机进行了动力学仿真分析。结果表明:并联机构在Z轴为0.95m的平面内按半径为0.01m的圆轨迹运动时,驱动杆1受力最大,空载时最大值达-760.6N,加载时最大值达-889.7N。理论计算结果和虚拟样机仿真结果基本一致,验证了理论模型的正确性。该项研究为4-UPS-UPU五自由度并联机构物理样机的制造奠定了理论基础,也为其他空间并联机构刚体动力学建模提供了思路。 展开更多

关键词 并联机构 4-UPS-UPU并联机构 牛顿-欧拉法 动力学方程 动力学分析

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4TPS-1PS四自由度并联电动平台动力学建模与位姿闭环鲁棒控制 被引量：9

6

作者 王宣银 程佳 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1492-1496,1548,共6页

4TPS-1PS四自由度并联平台是针对稳定跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有3个独立的转动自由度和1个移动自由度.对该新型并联平台进行运动学分析,将其分为上平台、电动缸、从动支链3个部分,利用拉格朗日方法建立了完整动力学模型... 4TPS-1PS四自由度并联平台是针对稳定跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有3个独立的转动自由度和1个移动自由度.对该新型并联平台进行运动学分析,将其分为上平台、电动缸、从动支链3个部分,利用拉格朗日方法建立了完整动力学模型,在此基础上提出一种适用于该并联平台的位姿闭环鲁棒控制策略.采用该并联平台特有的实时正解得到上平台实际位姿进行反馈,将平台作为一个整体进行控制,在任务空间内设计滑模变结构控制器,进行两自由度复合运动控制实验.结果表明,该控制策略是有效的,提高了平台的轨迹跟踪精度,平均位姿跟踪精度优于0.05°. 展开更多

关键词 任务空间 滑模变结构 动力学建模 四自由度并联机构 电动平台

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一种新型4自由度柔顺并联机构的设计和特性 被引量：4

7

作者 胡俊峰 徐贵阳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第4期496-500,共5页

设计一种新型4自由度精密微动平台，并对其静态和动态特性进行分析。在传统4一RRUR并联机构的基础上，采用替换法设计具有解耦的柔顺并联机构。采用有限元软件ANSYS对机构进行刚度和运动学分析，分析结果表明所设计的平台具有解耦的x和... 设计一种新型4自由度精密微动平台，并对其静态和动态特性进行分析。在传统4一RRUR并联机构的基础上，采用替换法设计具有解耦的柔顺并联机构。采用有限元软件ANSYS对机构进行刚度和运动学分析，分析结果表明所设计的平台具有解耦的x和y方向平动，并能实现4自由度微动。对机构进行灵敏度分析表明该柔顺机构的各个方向的位移灵敏度约为6μm／μm，说明平台灵敏。对机构进行模态分析，从振型可以看出该机构能实现4自由度方向的运动，并分析了在有和无预应力两种情况下的固有频率，两者差值范围为17．2％～52．4％，说明预应力对机构的固有频率有较大影响。 展开更多

关键词 柔顺并联机构 动态特性 4 RRUR并联机构 静态特性

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基于4-UPS/CPC并联机构的多维调姿隔振平台设计 被引量：6

8

作者 张英 孙豪 马帅帅 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第13期1513-1522,1529,共11页

提出了一种用于轮腿式机器人载运车的多维调姿隔振平台,该平台以4-UPS/CPC并联机构为主体,辅以弹簧阻尼模块,将调姿与隔振功能相结合,以满足载运车在工作过程中的姿态调整和隔振需求。以并联机构的工作空间、静刚度和灵巧度为目标,进行... 提出了一种用于轮腿式机器人载运车的多维调姿隔振平台,该平台以4-UPS/CPC并联机构为主体,辅以弹簧阻尼模块,将调姿与隔振功能相结合,以满足载运车在工作过程中的姿态调整和隔振需求。以并联机构的工作空间、静刚度和灵巧度为目标,进行了4-UPS/CPC并联机构结构参数的优化设计;建立了路面谱模型,使用差分预测算法对载运车在C级路面上行走时保持上平台水平所需的支链长度进行了预测,通过仿真验证了所设计平台调姿功能的有效性;建立了多维隔振系统的振动模型,采用理论及仿真方法研究了系统在受迫振动下的振动响应,结果表明,隔振平台在5个自由度方向的隔振率均在57%以上;设计了隔振平台样机,搭建了实验系统,并进行了X、Y和Z方向的隔振实验,实验结果表明,所设计的多维调姿隔振平台在测试的3个方向上的隔振率均在50%以上,具有良好的隔振性能。 展开更多

关键词 4-UPS/CPC并联机构 多维振动 隔振 调姿

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4-RRR冗余并联机构混合驱动与能耗优化 被引量：2

9

作者 沙鑫美 万轶 吕小祥 《机床与液压》 北大核心 2020年第13期51-56,共6页

为实现3D打印机对曲面的精细化打印,对3D打印机的喷头结构的快速响应和精确控制提出了更高的要求,为此设计了一种可以实现姿态控制的平面4-RRR冗余并联机构。根据机构的特点,在运动学基础上,利用虚功原理建立该机构的动力学模型,然后以... 为实现3D打印机对曲面的精细化打印,对3D打印机的喷头结构的快速响应和精确控制提出了更高的要求,为此设计了一种可以实现姿态控制的平面4-RRR冗余并联机构。根据机构的特点,在运动学基础上,利用虚功原理建立该机构的动力学模型,然后以混合驱动方式并借助最小二范数法实现机构等效广义力到轴向驱动力的优化。在此基础上,对驱动力二范数和最小驱动总功率进行优化,分别得到角速度、驱动力与驱动功率变化曲线。结果表明:该机构驱动力二范数解和最小驱动总功率解的差异略小,其驱动电机做功减少了1.17%。结合驱动力二范数、最小驱动总功率的优化结果,选取混合驱动的驱动方式,可以实现冗余并联机构驱动器瞬时驱动力与瞬时驱动功率的均衡,并降低机构运动过程中的功耗,实现3D打印机喷头机构的快速响应。 展开更多

关键词 4-RRR冗余并联机构 动力学建模 能耗优化 混合驱动 3D打印机

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4-SPS/SP并联机构的奇异位形分析 被引量：4

10

作者 殷开明 原大宁 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第9期1343-1348,共6页

对4-SPS/SP并联机构的运动学和静力学进行分析,得到该机构的降维运动学和静力学奇异位形曲线。对比这两组曲线发现它们相差了β=±90°两条直线。通过对机构运动Jacobian矩阵分析,发现该±90°是欧拉角的"奇点&quo... 对4-SPS/SP并联机构的运动学和静力学进行分析,得到该机构的降维运动学和静力学奇异位形曲线。对比这两组曲线发现它们相差了β=±90°两条直线。通过对机构运动Jacobian矩阵分析,发现该±90°是欧拉角的"奇点",并非该并联机构的奇异位形,并运用实例加以验证。在排除该非奇异位形曲线后,根据两种方法得到的奇异位形是相同的,并对其物理意义进行了解释说明。运用静力Jacobian矩阵得到了该机构的姿态奇异位形曲面,找到了该机构的动平台只绕Z轴旋转时存在的一组特殊的奇异位形,并根据力螺旋相关性修改动平台参数避免该组奇异位形,改善该机构的运动性能。 展开更多

关键词 4-SPS/SP并联机构 运动学 静力学 Jacobian矩阵 奇异位形 奇点

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4-RRUR并联机构及其运动学分析 被引量：3

11

作者 易灵君 杨小峰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第5期709-713,共5页

研究一种4-RRUR并联机构,这种机构速度快,刚度大。利用螺旋理论建立各分支的运动螺旋系,在此基础上计算出该机构的自由度数为4,并对驱动输入做出选择。从支链入手,应用矢量的矩阵表示方法,根据虚设机构的思想,建立4-RRUR并联机构各运动... 研究一种4-RRUR并联机构,这种机构速度快,刚度大。利用螺旋理论建立各分支的运动螺旋系,在此基础上计算出该机构的自由度数为4,并对驱动输入做出选择。从支链入手,应用矢量的矩阵表示方法,根据虚设机构的思想,建立4-RRUR并联机构各运动副的螺旋与机构输入、输出之间的关系。进而取各分支中只与主运动副有关的方程,建立广义速度、加速度的输入和输出的映射关系,并分别以广义坐标的1阶、2阶影响系数的形式表示,速度和加速度分析以显式表达出来。 展开更多

关键词 机构 运动学 分析

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基于4-SPS(PS)并联机构的自动调平系统研究 被引量：3

12

作者 朱城伟 王亮 +1 位作者 陈健伟 张荣兴 《液压与气动》 北大核心 2016年第6期102-108,共7页

为了提高自动调平系统在运用过程中的调平精度和响应速度,基于螺旋理论及反螺旋理论,提出了一种以4-SPS(PS)并联机构作为自动调平系统支撑机构的方案,并对机构的正/反解和Jacobian矩阵进行了探讨。基于并联机构运动特性,建立了机构的理... 为了提高自动调平系统在运用过程中的调平精度和响应速度,基于螺旋理论及反螺旋理论,提出了一种以4-SPS(PS)并联机构作为自动调平系统支撑机构的方案,并对机构的正/反解和Jacobian矩阵进行了探讨。基于并联机构运动特性,建立了机构的理论参考模型,并运用MATLAB/SimMechanics软件建立了机构的实验仿真模型,采用模拟调平信号输入对所建立的自动调平并联支撑机构进行了开环仿真研究,验证了该机构的有效性。 展开更多

关键词 4-SPS(PS)并联机构 正/反解 Jacobian矩阵 自动调平 MATLAB

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4-SPS(PS)并联机构模糊自适应滑模控制系统设计 被引量：1

13

作者 叶双双 黄鹏鹏 黄武良 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第12期177-180,184,共5页

针对并联机构传统控制方式轨迹跟踪精度误差较大的缺陷,提出了一种基于4-SPS(PS)并联机构的动力学方程和模糊自适应(Fuzzy-Adaptive SMC)滑模控制器的控制系统。首先,基于螺旋理论及反螺旋理论,设计了一种4-SPS(PS)并联机构,并采用微运... 针对并联机构传统控制方式轨迹跟踪精度误差较大的缺陷,提出了一种基于4-SPS(PS)并联机构的动力学方程和模糊自适应(Fuzzy-Adaptive SMC)滑模控制器的控制系统。首先,基于螺旋理论及反螺旋理论,设计了一种4-SPS(PS)并联机构,并采用微运动法(Micro-Motion Method)对机构的运动学方程进行了探讨。其次,基于机构的动力学方程,结合模糊自适应算法,设计了一种新型滑模控制器(SMC),模糊自适应算法的作用是实时地修正系统的不确定和非线性项参数,有效抑制了SMC系统的抖振现象。最后,建立了机构的系统仿真框图和实验平台,分别对机构进行仿真分析和实验研究。结果表明:模糊自适应滑模变结构控制器的轨迹跟踪精度高,鲁棒性强,稳态误差小,从而验证了该新型SMC控制器的有效性。 展开更多

关键词 4-SPS(PS)并联机构 微运动法 模糊自适应 滑模控制 MATLAB仿真 实验分析

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一种四自由度并联机构及其运动学建模 被引量：9

14

作者 陈文家 陈书宏 +1 位作者 张波 赵明扬 《机械设计》 CSCD 北大核心 2001年第10期6-8,共3页

提出一种新型四自由度并联平台机构 ,该机构的动平台能够实现两个方向的移动 ,以及绕两个方向轴线的转动。研究了该机构的运动学建模方法 ,给出了运动学正、逆解。

关键词 关联机构 四自由度 运动学 建模

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基于拉格朗日的冗余驱动并联机构刚体动力学建模 被引量：24

15

作者 陈修龙 孙德才 王清 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期329-336,共8页

针对4-UPS-RPU 4自由度冗余驱动并联机构的刚体动力学建模问题,基于拉格朗日方程建立冗余驱动并联机构动力学模型。首先,推导出4-UPS-RPU冗余驱动并联机构系统的动能表达式、势能表达式和作用于并联机构非保守力的等效广义力;然后,应用... 针对4-UPS-RPU 4自由度冗余驱动并联机构的刚体动力学建模问题,基于拉格朗日方程建立冗余驱动并联机构动力学模型。首先,推导出4-UPS-RPU冗余驱动并联机构系统的动能表达式、势能表达式和作用于并联机构非保守力的等效广义力;然后,应用拉格朗日法建立4-UPS-RPU冗余驱动并联机构的动力学模型,为并联机构驱动力的求解以及整个机构的动力学分析奠定基础;最后结合算例,采用Matlab编程对动力学模型进行数值计算并绘制了机构驱动杆驱动力变化曲线,将上述分析结果与ADAMS虚拟仿真结果对比验证了所建动力学模型的正确性。研究不仅为4-UPS-RPU 4自由度冗余驱动并联机构动力学优化设计和控制等后续研究提供了理论依据,也为其他冗余驱动并联机构的动力学建模提供了可行的方法。 展开更多

关键词 冗余驱动并联机构 刚体动力学模型 拉格朗日方法 4自由度

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一种新型2T2R并联机构及其运动学分析 被引量：4

16

作者 季晔 刘宏昭 +2 位作者 原大宁 范彩霞 强力 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第8期1272-1275,共4页

在4-UPU并联机构中,增加一条PPS支链,得到一种新型4-UPU/PPS并联机构,其中UPU支链为驱动支链,PPS为恰约束从动支链。利用修正的Kutzbach-Grübler公式计算该机构的自由度,并根据对各支链的分析,表明该机构具有2个转动自由度和2个移... 在4-UPU并联机构中,增加一条PPS支链,得到一种新型4-UPU/PPS并联机构,其中UPU支链为驱动支链,PPS为恰约束从动支链。利用修正的Kutzbach-Grübler公式计算该机构的自由度,并根据对各支链的分析,表明该机构具有2个转动自由度和2个移动自由度。以一组位姿参数作为初值,在给定输入的条件下,利用变步长Runge-Kutta-Felhberg算法求解运动平台位置变化过程,在此基础上,应用一阶和二阶差分方法分别计算运动平台的速度和加速度,结果与实际相符。 展开更多

关键词 并联机构 4自由度 运动学分析

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一种新型四自由度并联机构设计与分析 被引量：7

17

作者 房海蓉 陈江红 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期134-137,共4页

根据放大尺原理构建具有大缩放比的六自由度菱形运动支链和四自由度菱形运动支链,将其作为并联机构组成支链,提出一种具有结构紧凑、工作空间大的新型四自由度并联机器人机构.依据等效替换原理,将菱形机构虚拟轴用传统串联运动支链的实... 根据放大尺原理构建具有大缩放比的六自由度菱形运动支链和四自由度菱形运动支链,将其作为并联机构组成支链,提出一种具有结构紧凑、工作空间大的新型四自由度并联机器人机构.依据等效替换原理,将菱形机构虚拟轴用传统串联运动支链的实轴替代,得到新型四自由度并联机构的等效模型.利用螺旋理论分析了新型并联机构等效模型各支链的运动螺旋系和约束反螺旋系,确定并联机构动平台具有两个移动自由度和两个转动自由度. 展开更多

关键词 并联机构 四自由度 放大尺 菱形机构

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四滑块平台机构及其运动学建模 被引量：1

18

作者 陈文家 陈书宏 +1 位作者 杨玲 赵明扬 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第15期1264-1266,1291,共4页

提出一种用水平导轨上 4个滑块作为原动件的混合型 4自由度并联平台机构 ,该机构的动平台能够实现 2个方向的移动以及绕 2个方向轴线的转动。研究了该机构的运动学建模方法 ,给出了运动学正逆解 。

关键词 四滑块平台机构 并联机构 4自由度 运动学 建模

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新型四自由度并联机械臂及其位置分析 被引量：1

19

作者 金振林 李研彪 谢启文 《燕山大学学报》 CAS 2008年第4期295-298,共4页

提出了一种新型四自由度并联机械臂,介绍了这种机械臂的结构布局。基于其结构几何关系,推导了这种机械臂的位置正、反解方程,在满足其结构约束条件的情况下,绘制了其定姿态工作空间轮廓图,为这种机械臂的实用化提供理论基础。这种机械... 提出了一种新型四自由度并联机械臂,介绍了这种机械臂的结构布局。基于其结构几何关系,推导了这种机械臂的位置正、反解方程,在满足其结构约束条件的情况下,绘制了其定姿态工作空间轮廓图,为这种机械臂的实用化提供理论基础。这种机械臂具有结构简单、承载能力强、惯性小和工艺性好等优点,可广泛应用于现代工业领域。 展开更多

关键词 四自由度并联机械臂 位置分析 工作空间

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平行分度凸轮机构的压力角分析与计算 被引量：1

20

作者 汪萍 侯慕英 田野 《机械设计》 CSCD 北大核心 1999年第8期8-10,共3页

本文用复数矢量法导出了平行分度凸轮机构计算压力角的通用公式，并分析了在整个分度过程中最大压力角的可能发生位置，指出已有文献中的一些不足之处。最后。

关键词 平行分度 凸轮 压力角 凸轮机构 计算

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