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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
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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-RRR冗余并联机构工作空间的SimMechanics求解 被引量:1
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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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4-RRR冗余并联机构的动力学分析 被引量:2
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作者 张浩强 《机床与液压》 北大核心 2017年第17期87-90,共4页
为了分析冗余4-RRR并联机构在高速、高载荷下的的动力学特性和运动精度,利用坐标变换矩阵求解冗余4-RRR平面并联机构反解方程,推导机构雅克比矩阵。在此基础上,将并联机构分解为动平台和一、二连杆子系统,采用Lagrange法建立子系统动力... 为了分析冗余4-RRR并联机构在高速、高载荷下的的动力学特性和运动精度,利用坐标变换矩阵求解冗余4-RRR平面并联机构反解方程,推导机构雅克比矩阵。在此基础上,将并联机构分解为动平台和一、二连杆子系统,采用Lagrange法建立子系统动力学模型,然后推导出机构整体动力学模型。以Matalb/Simulink为工具,对该机构的动力学进行算例仿真,仿真结果表明:4-RRR平面并联机构各驱动构件在实现期望轨迹的运动过程中,驱动力和力矩的变化、数值大小各不相同,但均呈正余弦曲线规律变化。所提出的研究方法快速有效,为机构后续研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 雅克比矩阵 4-rrr 冗余并联机构 动力学
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4-RRR冗余驱动并联机器人的驱动力协调分配对比研究
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作者 刘浩 徐江涛 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第5期582-587,共6页
应用于3D打印的冗余驱动可以有效降低并联机器人的瞬时最大驱动功率,提高机构的承载能力。但影响其实现的关键因素是驱动力的协调性及其控制方法,因此本文以4-RRR冗余驱动并联机器人为对象展开研究。首先,求解机构的位置逆解以及机构末... 应用于3D打印的冗余驱动可以有效降低并联机器人的瞬时最大驱动功率,提高机构的承载能力。但影响其实现的关键因素是驱动力的协调性及其控制方法,因此本文以4-RRR冗余驱动并联机器人为对象展开研究。首先,求解机构的位置逆解以及机构末端与关节速度、加速度之间的映射关系。其次,采用虚功原理构建动力学模型,分别采用4种方法优化以最大瞬时驱动力矩为优化目标对并联机器人动力学逆解进行对比研究。最后,通过仿真对最优驱动力矩优化方法的峰值力矩降低效果进行验证对比。仿真结果表明:加权最小二范数法在降低机构最大瞬时驱动力矩方面具有优越性,呈明显降低趋势且驱动力分配均衡,为提高并联机器人面向3D打印功能的运动精度及后续的应用奠定了理论基础。 展开更多
关键词 4-rrr并联机器人 冗余驱动 驱动力 协调分配
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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
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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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