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共轴球面并联跟踪机构运动学建模与应用
1
作者 赵卫 冯昂昂 +3 位作者 周宇飞 盛展翊 朱明超 邓永停 《光学精密工程》 北大核心 2025年第13期2076-2088,共13页
为完成大范围、高刚度及快速响应的动态跟踪任务,研究了一种应用于光学动态跟踪的3-RRR共轴球面并联机构。首先,通过几何向量法对机构进行正、逆运动学分析,基于向量投影从至多8组解析逆解中解出符合构型的唯一逆解,根据所提出的逆运动... 为完成大范围、高刚度及快速响应的动态跟踪任务,研究了一种应用于光学动态跟踪的3-RRR共轴球面并联机构。首先,通过几何向量法对机构进行正、逆运动学分析,基于向量投影从至多8组解析逆解中解出符合构型的唯一逆解,根据所提出的逆运动学算法在正运动学至多8种封闭解中确定与实际构型对应的唯一正解。然后,结合正逆运动学求解算法、运动奇异性指标和碰撞约束算法,系统分析了该类共轴球面跟踪机构在无奇异、无碰撞条件下的实际笛卡尔空间与构型空间分布。最后,基于单位四元数理论构建动平台姿态球面插值法,实现在工作空间内从任意姿态至目标姿态的平滑变换。计算与实验结果表明:运动学解析正解算法相较于约束迭代算法计算速度提升94%,计算误差降至10^(-14),且无初始值选取问题。工作空间求解结果表明:无运动学奇异与碰撞的机构俯仰角能够达到48.42°~138.42°,方位角达到-180°~180°。在此范围内绕指向轴滚转自由度依旧存在。理论分析与实验均表明,共轴球面并联跟踪机构具有优异的运动性能,满足光学动态跟踪任务的需求。 展开更多
关键词 并联机构 动态跟踪 正逆运动学 工作空间 轨迹规划 共轴球面
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喷码装箱可重构机器人的设计与运动特性研究
2
作者 高垚 赵耀虹 +3 位作者 郭文孝 张云帆 李瑞琴 宁峰平 《包装工程》 北大核心 2025年第15期222-229,共8页
目的针对包装生产线中喷码装箱工序对运动自由度的差异化需求,提出一种基于可变轴线运动副(vA副)的喷码装箱可重构机器人。方法基于螺旋理论,分析机构处于2种模式下的自由度性质,利用闭环矢量法求解机构运动学反解,采用粒子群优化算法... 目的针对包装生产线中喷码装箱工序对运动自由度的差异化需求,提出一种基于可变轴线运动副(vA副)的喷码装箱可重构机器人。方法基于螺旋理论,分析机构处于2种模式下的自由度性质,利用闭环矢量法求解机构运动学反解,采用粒子群优化算法对机构正解进行求解,并对雅可比矩阵进行分析,以评估运动状态;分析机构在2种模式下末端执行器的可达工作空间,并对灵巧度进行分析。结果机构在2-RPS/UPU/UPS模式下具有2R1T自由度,在2-UPS/RPS/UPU模式下具有2R2T自由度,工作空间连续。结论机构在2-RPS/UPU/UPS模式下可用于产品喷码作业,在2-UPS/RPS/UPU模式下可用于产品装箱作业,提高了产品的生产效率。 展开更多
关键词 可重构并联机构 位置正逆解 工作空间 灵巧度 喷码 装箱
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2T1R印花定位双模式并联机器人机构设计与分析
3
作者 王琰 郭飞飞 +3 位作者 梁俊侨 闫刚 张楠 刘伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第4期71-77,共7页
针对目前纺织印花重复叠印次数多时,印花装置重复定位精度不高的问题,提出一种新型的双模式2T1R并联定位机器人机构。通过机构完全解耦的特性设计该机构各部分支链的结构,用螺旋理论求解机构的运动螺旋系以分析机构的自由度,利用闭环矢... 针对目前纺织印花重复叠印次数多时,印花装置重复定位精度不高的问题,提出一种新型的双模式2T1R并联定位机器人机构。通过机构完全解耦的特性设计该机构各部分支链的结构,用螺旋理论求解机构的运动螺旋系以分析机构的自由度,利用闭环矢量法建立机构的运动学逆解方程,用MATLAB求解运动学逆解和正解,对比Adams虚拟样机的运动学仿真结果,验证所建立运动学方程的准确度。利用ANSYS分析机构的承载能力。结果表明,该双模式并联定位机构具有两移动一转动(2T1R)的自由度,可以实现预期的双模式定位运动,且受力时变形量较小。2T1R双模式并联定位机器人具有较好的运动学性能,可以实现精准的平面定位功能,完全解耦的结构特点使得机构的定位精度更高。该定位装置在纺织印花领域具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 2T1R 并联机器人机构 完全解耦 运动学逆解
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正解符号化且运动解耦的2T1R并联机构拓扑设计与分析
4
作者 沈惠平 孔祥超 +1 位作者 李菊 叶鹏达 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期449-458,共10页
基于方位特征(POC)方程的并联机构设计理论与方法,设计了一种全部由低副组成、具有位置正解符号化且部分运动解耦的两平移一转动(2T1R)并联机构,并对机构的主要拓扑特征(POC、自由度、耦合度、运动解耦性)进行分析与计算;基于拓扑特征... 基于方位特征(POC)方程的并联机构设计理论与方法,设计了一种全部由低副组成、具有位置正解符号化且部分运动解耦的两平移一转动(2T1R)并联机构,并对机构的主要拓扑特征(POC、自由度、耦合度、运动解耦性)进行分析与计算;基于拓扑特征运动学建模原理,导出机构符号式位置正解和反解;同时,由位置反解分析了机构奇异性,基于符号式位置正解求解了机构工作空间;根据基于虚功原理的序单开链法,对该机构动力学性能进行分析,计算得施加在3个驱动副上的驱动力;最后,对该机构应用于无人机操作及其安全着陆的动作原理进行了概念设计阐述。 展开更多
关键词 并联机构 拓扑分析 运动学 工作空间 奇异性 逆动力学
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基于多目标蚁狮算法的Stewart平台优化设计
5
作者 史晓娟 王磊 +1 位作者 姚兵 程森林 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2024年第11期79-84,共6页
针对Stewart平台传统结构优化设计中,存在的设计过程低效、优化方案不全面以及优化结果不直观等问题,在深入分析Stewart平台运动特性的基础上,建立平台的运动学方程,并通过仿真技术求解出平台的可达工作空间以及灵活工作空间。文中将多... 针对Stewart平台传统结构优化设计中,存在的设计过程低效、优化方案不全面以及优化结果不直观等问题,在深入分析Stewart平台运动特性的基础上,建立平台的运动学方程,并通过仿真技术求解出平台的可达工作空间以及灵活工作空间。文中将多目标蚁狮(MOALO)算法应用于Stewart平台的结构优化设计,以雅可比矩阵条件数以及可用操作度为优化目标,通过仿真软件得到多组优化解,即帕雷托优化解集;以用作运动模拟器的Stewart平台为例进行具体的优化设计分析,通过对灵活工作空间体积占比的求解,验证了该算法的有效性和可行性。在Stewart平台的结构优化设计中,MOALO算法相较进化遗传算法、多目标粒子群算法等,在多目标优化问题上具有更好的收敛性和覆盖性,更符合实际多目标优化工程设计。 展开更多
关键词 STEWART平台 运动学方程 结构优化 多目标蚁狮算法 工作空间
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2-RRR并联机构的运动学及工作空间分析 被引量：3
6
作者 吴昊 姜运祥 +1 位作者 汤赫男 赵忆文 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第1期58-62,共5页
针对当前主从式医疗手术机器人主手结构设计及高精度运动的需要,设计了一种可在空间中做定心运动的两自由度并联机构-2RRR型并联机构。首先,基于约束螺旋理论分析了该2-RRR并联机构的自由度数目和性质,并采用修正的Grübler-Kutzbac... 针对当前主从式医疗手术机器人主手结构设计及高精度运动的需要,设计了一种可在空间中做定心运动的两自由度并联机构-2RRR型并联机构。首先,基于约束螺旋理论分析了该2-RRR并联机构的自由度数目和性质,并采用修正的Grübler-Kutzbach准则对机构的自由度分析进行验证;然后,基于机构的结构特性及几何约束条件,采用封闭矢量法构建了机构的正逆运动学模型,获得了其位置的封闭解;最后,通过仿真软件Adams对机构进行了运动学仿真计算验证,仿真结果证明了机构设计的合理性及运动学求解方法的正确性,为该并联机构在医疗手术机器人主手中的设计与应用提供理论依据。 展开更多
关键词 并联机构 自由度 运动学 工作空间
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新型3-DOF 1T2R并联机构的运动学分析与尺度优化 被引量：2
7
作者 李兴瑞 龙有强 姜峰 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第10期1806-1815,共10页
移动和转动混合运动的并联机构具有很高的研究和应用价值。基于转移混合输出运动的机构适用范围广,但该类机构的设计比较困难。为了研发和推广转移混合运动的1T2R并联机构,基于平面五杆机构和一条无约束支链,设计了一种一平移两转动(1T... 移动和转动混合运动的并联机构具有很高的研究和应用价值。基于转移混合输出运动的机构适用范围广,但该类机构的设计比较困难。为了研发和推广转移混合运动的1T2R并联机构,基于平面五杆机构和一条无约束支链,设计了一种一平移两转动(1T2R)的并联机构。首先,根据方位特征(POC)方程对机构进行了拓扑结构分析,并计算了该机构的自由度;然后,对该并联机构进行了运动学建模,推导了其位置正反解的解析表达式,并基于雅可比矩阵分析了机构的奇异性,利用三维离散搜索法计算了机构的工作空间,给出了机构在工作空间中的灵巧度分布情况;最后,利用粒子群算法(PSO)对机构的工作空间和灵巧度进行了双重优化,同时探讨了无约束支链的布置角φ对机构工作空间和灵巧度的影响。研究结果表明:所设计的1T2R并联机构结构简单,具有位置解析解;优化后的机构的工作空间和灵巧度分别提升了93.47%,203.42%;当无约束支链的驱动方向与平面(2P-3R)机构垂直布置时,能够获得更好的运动性能。该结果为3-DOF 1T2R机构的实际应用奠定了理论基础。 展开更多
关键词 五杆机构 自由度验算 并联机构 运动学位置分析 奇异性分析 工作空间 灵巧度分析 机构尺度综合优化
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3-SRR腿履式调姿救援机器人优化设计与试验
8
作者 啜佳帅 赵延治 +2 位作者 单煜 于海波 徐东阳 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第5期60-69,共10页
为实现在复杂环境下对处于不同位姿伤员的精准施救及稳定转运,文中提出了一种3-SRR腿履式调姿救援机器人机构,并进行运动学分析、机构优化设计及试验研究。首先,基于闭环矢量法对其进行运动学分析,得到救援机器人运动学反解;然后,基于... 为实现在复杂环境下对处于不同位姿伤员的精准施救及稳定转运,文中提出了一种3-SRR腿履式调姿救援机器人机构,并进行运动学分析、机构优化设计及试验研究。首先,基于闭环矢量法对其进行运动学分析,得到救援机器人运动学反解;然后,基于迭代搜索算法,得到其救援作业空间与姿态空间,并基于单一变量法分析救援机器人机构尺寸参数对救援作业空间的影响;然后,以救援作业空间最大、姿态能力最强为优化目标函数,基于差分进化算法对机构尺寸参数进行优化;最后,研制原理样机并进行调姿能力试验,试验结果证明了方案的可行性与理论分析的正确性,为灾难救援提供一种可行的解决方案。 展开更多
关键词 并联机构 腿履式 运动学分析 救援作业空间 差分进化算法
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基于4-PSE并联机构的地质沉积模拟平台运动学分析
9
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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基于运动/力传递性能的索并联机器人尺度综合研究 被引量：1
10
作者 王耀军 金翔 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第11期2029-2040,2118,共13页
索并联机器人使用柔性绳替代传统并联机器人的刚性连杆,以控制末端动平台,在搬运、医疗康复等领域得到了广泛应用。为了解决索并联机器人设计过程中存在的尺度综合问题,对索并联机器人的性能评估指标进行了研究。首先,根据螺旋理论确定... 索并联机器人使用柔性绳替代传统并联机器人的刚性连杆,以控制末端动平台,在搬运、医疗康复等领域得到了广泛应用。为了解决索并联机器人设计过程中存在的尺度综合问题,对索并联机器人的性能评估指标进行了研究。首先,根据螺旋理论确定了索并联机器人驱动输入与运动输出的运动/力传递关系,并提出了局部运动/力传递性能指标,评估了其在指定工作空间下的全局运动/力传递性能;然后,借助空间模型法,得到了索并联机器人在参数设计空间的性能图谱,并基于参数设计空间的性能图谱,对索并联机器人进行了尺度综合,以得到优化后的尺寸参数;最后,采用了平面3自由度索并联机构的试验样机,对运动学可达工作空间进行了试验验证,试验了得到了优化尺寸参数下的运动可达工作空间。研究结果表明:利用尺度综合方法优化后的机构允许姿态角达到|θ|≤60°的工作空间,占总工作空间的95.1%,可达工作空间提高了29.4%;优化后机构姿态角达到|θ|≤80°的工作空间,占总工作空间的67.3%,可达工作空间提高了81.3%;优化后允许机构姿态角达到|θ|=80°的工作空间,占总工作空间的14.5%,可达工作空间提高了172%。因此,对运动/力传递性能尺寸参数进行优化,可避免索并联机器人工作空间内的奇异位形,满足绳索单向力传递的特性要求,可在索并联机器人设计中作为尺度综合的依据。 展开更多
关键词 并联机构 索并联机器人 性能评估指标 尺度综合问题 运动/力传递性能指标 运动学可达工作空间 允许机构姿态角
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三移一转并联机构运动学分析
11
作者 陈会元 王蕊 +2 位作者 张明泽 武海军 张金柱 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第2期13-17,23,共6页
为满足钢铁搬运行业的应用需求,提出了一种新型三移一转并联机构。该机构的每条分支包含驱动支链RPR和执行支链RPaPaR,其执行支链中的平行四边形铰链Pa具有封闭环结构特性,使机构有较大的刚度。借助螺旋理论分析了该并联机构的自由度。... 为满足钢铁搬运行业的应用需求,提出了一种新型三移一转并联机构。该机构的每条分支包含驱动支链RPR和执行支链RPaPaR,其执行支链中的平行四边形铰链Pa具有封闭环结构特性,使机构有较大的刚度。借助螺旋理论分析了该并联机构的自由度。采用机构杆件之间的几何条件以及坐标变换求出机构的位置逆解,得到驱动杆件与动平台位姿的关系。根据钢铁搬运任务需求,使用五次多项式计算出动平台分段驱动函数,在仿真软件ADAMS中实现机构末端由初始到目标位置的轨迹规划,并由驱动杆的仿真数据与计算数据一致,验证了机构位置逆解数学模型的正确性。利用PID控制器搭建机构的位置控制模型,实现动平台的实际位置与理论位置轨迹的一致性。使用CAD变量几何法得到了机构的可达位置工作空间,并对其进行了分析,得出工作空间分布特点。 展开更多
关键词 并联机构 运动学分析 仿真 轨迹规划 位置控制 工作空间
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新型4自由度并联机构的运动学建模与分析 被引量：22
12
作者 马晓丽 马履中 周兆忠 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期100-104,99,共6页
基于并联机器人机构的运动输出理论,考虑结构的对称性和支链的可重组性,构造出一种新型的具有三平移一转动的4自由度并联机器人机构。运用Denavit-Hartenberg表示方法建立机构位移反解模型并进行了数值验算。通过分析反解模型,找出影响... 基于并联机器人机构的运动输出理论,考虑结构的对称性和支链的可重组性,构造出一种新型的具有三平移一转动的4自由度并联机器人机构。运用Denavit-Hartenberg表示方法建立机构位移反解模型并进行了数值验算。通过分析反解模型,找出影响机构可达工作空间的因素。引入蒙特卡罗方法思想,提出一种定姿态三维网格搜索方法来得到工作空间,利用Matlab软件编程,以图解形式描绘定姿态下的工作空间容积及工作空间与姿态角的变化态势,并对其进行了分析。 展开更多
关键词 并联机构 运动学 反解 工作空间
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空间4-SPS/CU并联机构运动学分析 被引量：39
13
作者 王庚祥 原大宁 +1 位作者 刘宏昭 吴现卫 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期207-212,199,共7页
提出了一种能实现空间三维转动和沿Z轴移动的机构模型——空间4-SPS/CU并联机器人机构模型,其中SPS支链为驱动支链,CU为恰约束从动支链。采用螺旋理论分析了4-SPS/CU并联机构实现空间三转动一移动的机构学原理,计算了自由度,给出了位置... 提出了一种能实现空间三维转动和沿Z轴移动的机构模型——空间4-SPS/CU并联机器人机构模型,其中SPS支链为驱动支链,CU为恰约束从动支链。采用螺旋理论分析了4-SPS/CU并联机构实现空间三转动一移动的机构学原理,计算了自由度,给出了位置正解和反解的方法,导出了Jacobian矩阵,分析了速度、加速度性能、奇异位形与工作空间,为该并联机构的实际应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 并联机构 运动学 奇异位形 工作空间
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六足农业机器人并联腿构型分析与结构参数设计 被引量：39
14
作者 荣誉 金振林 崔冰艳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第15期9-14,共6页
为拓展六足机器人在农业领域的应用,将并联机构用于六足机器人的腿部结构,从而使其可以用于山地、林地、丘陵等环境的农业运输、种植、采摘等。首先,对六足机器人并联腿部机构进行了构型分析,选择2-UPS+UP机构作为腿部的初步机构原型;其... 为拓展六足机器人在农业领域的应用,将并联机构用于六足机器人的腿部结构,从而使其可以用于山地、林地、丘陵等环境的农业运输、种植、采摘等。首先,对六足机器人并联腿部机构进行了构型分析,选择2-UPS+UP机构作为腿部的初步机构原型;其次,依据螺旋理论,对2-UPS+UP机构进行了转动解耦性优化和变异,提出了一种转动解耦的UPR+UPS+UP机构;之后,通过对该机构进行运动学分析,建立了该机构位置逆解模型与速度映射方程;最后,对UPR+UPS+UP机构的工作空间进行了分析,绘制了工作空间三维图,通过分析设计参数对工作空间的影响,确定了一组性能较好的结构参数,该研究为并联腿部机构农业六足机器人的进一步研究提供了参考。 展开更多
关键词 农业 机器人 运动学 并联腿部机构 工作空间 构型分析
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3-PU^＊U^＊型平动并联机构的运动学分析 被引量：14
15
作者 吴光中 李剑锋 +3 位作者 费仁元 刘德忠 管长乐 杨小勇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期816-819,共4页
研究 3-PU U 型平动并联机构的运动学分析问题。通过将该机构简化成运动等效的机构模型 ,得到其位置逆解公式及描述机构输入与输出速度关系的逆雅可比 ,并进一步对 3-PU U 并联机构作业空间的几何性质、机构的运动灵活性进行了分析 ,给... 研究 3-PU U 型平动并联机构的运动学分析问题。通过将该机构简化成运动等效的机构模型 ,得到其位置逆解公式及描述机构输入与输出速度关系的逆雅可比 ,并进一步对 3-PU U 并联机构作业空间的几何性质、机构的运动灵活性进行了分析 ,给出了尺度参数变化对机构作业空间及运动灵活性的影响规律。分析表明 ,该机构具有几何形状规则的作业空间及较好的运动灵活性 。 展开更多
关键词 3-PU^＊U^＊型并联机构 位置逆解 工作空间 运动灵活性
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3T-1R并联平台的工作空间分析与优化设计 被引量：17
16
作者 马晓丽 马履中 +1 位作者 周兆忠 蒯苏苏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第18期1938-1943,共6页
研究一种新型四自由度并联机器人机构的工作空间和优化设计。在三平移一转动并联平台位置反解模型基础上,分析了反解模型中约束动平台运动的因素。运用蒙特卡罗方法思想及三维网格搜索法得到机构的工作空间,分析了工作空间的几何性质。... 研究一种新型四自由度并联机器人机构的工作空间和优化设计。在三平移一转动并联平台位置反解模型基础上,分析了反解模型中约束动平台运动的因素。运用蒙特卡罗方法思想及三维网格搜索法得到机构的工作空间,分析了工作空间的几何性质。探讨了机构的全域条件数,并以它作为优化设计的目标函数。对正交试验设计法和遗传算法的寻优算法进行分析比较,提出一种设计变量多且适应度函数难求的正交—遗传试验法的优化方法,将这种方法应用于机构的优化设计中,获得优化工作空间性能的结构参数方案。实例证明这种优化方法行之有效。 展开更多
关键词 并联机器人机构 反解模型 工作空间 优化设计 正交试验设计法 遗传算法
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新型四足步行机器人串并混联腿的运动学分析 被引量：22
17
作者 高建设 李明祥 +1 位作者 侯伯杰 王保糖 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3147-3160,共14页
针对串联四足机器人行走惯量大,自重/载重比大的问题,提出一种新型串并混联四足步行机器人,并对该机器人的串并混联腿进行运动学分析。该机器人由一个运载平台和四条结构相同的串并混联腿组成,每条腿均由髋关节、大腿、小腿顺次连接构成... 针对串联四足机器人行走惯量大,自重/载重比大的问题,提出一种新型串并混联四足步行机器人,并对该机器人的串并混联腿进行运动学分析。该机器人由一个运载平台和四条结构相同的串并混联腿组成,每条腿均由髋关节、大腿、小腿顺次连接构成,其中髋关节为3-RRR并联机构。以能耗最小姿态为最优姿态,基于矢量法求解了该串并混联腿的运动学正解和反解,利用MATLAB和ADAMS软件验证了正解和反解的正确性;基于矢量法和微分变换法求出了该混联腿的速度雅克比矩阵和加速度矩阵,分析了其奇异性,并利用MATLAB软件绘制出该腿的工作空间。结果表明:该腿在髋关节连杆直径d=22mm,大腿杆件直径D=50mm,膝关节转角θ4∈[105°,155°]时,工作空间呈球冠形,最大内接圆半径R=400mm,高度为H∈[500mm,900mm]。本研究对该新型串并混联四足步行机器人的刚度分析、动态性能、机构优化设计和系统控制等的进一步研究具有重要意义。 展开更多
关键词 串并混联机器人 四足步行机器人 运动学正解 运动学反解 奇异性分析 工作空间
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2RRUR-2RSS并联机构结构特性与运动学分析 被引量：10
18
作者 朱小蓉 宋月月 +2 位作者 孙晨 沈惠平 杨廷力 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期408-415,共8页
基于方位特征集设计理论和方法,设计了一种全由转动副组成的、动平台能实现空间三平移一转动的无过约束并联机器人机构,对其进行了拓扑结构特性分析;导出了机构位置逆解方程和雅可比矩阵,通过算例和Pro/E的仿真结果,验证了模型的正确性... 基于方位特征集设计理论和方法,设计了一种全由转动副组成的、动平台能实现空间三平移一转动的无过约束并联机器人机构,对其进行了拓扑结构特性分析;导出了机构位置逆解方程和雅可比矩阵,通过算例和Pro/E的仿真结果,验证了模型的正确性;并进一步对该并联机构作业空间的几何性质、转动灵活性及奇异轨迹进行了分析。分析表明,该机构具有几何形状规则的作业空间及较好的运动灵活性,但在工作空间内具有发生位形奇异的可能,因此,在运动过程中应当避开特殊运动位置以避免奇异位形的发生。 展开更多
关键词 并联机构 结构特性 位置反解 工作空间 奇异轨迹 转动能力
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全解耦并联机构的运动学与工作空间分析 被引量：8
19
作者 沈惠平 马履中 +1 位作者 朱小蓉 杨廷力 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期124-127,共4页
研究了一种改进型全解耦一平移两转动并联机构,导出了其运动学的正逆解解析式,并用VisualC++6.0编程计算求得数值解,通过Surfacer软件得到并分析了位置工作空间形状及大小;与原机构在运动学正逆解数、解耦性与位置工作空间形状及大小、... 研究了一种改进型全解耦一平移两转动并联机构,导出了其运动学的正逆解解析式,并用VisualC++6.0编程计算求得数值解,通过Surfacer软件得到并分析了位置工作空间形状及大小;与原机构在运动学正逆解数、解耦性与位置工作空间形状及大小、驱动等方面进行了比较,证实改进型机构比原机构具有更大、更健壮的位置工作空间且不易产生奇异位置。可使该类机型应用范围更广。 展开更多
关键词 并联机构 并联机器人 运动学 工作空间
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一种可重构、部分运动解耦的空间n维平移1维转动并联机构的拓扑及其运动学设计 被引量：10
20
作者 沈惠平 赵迎春 +2 位作者 许可 张震 杨廷力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期413-422,共10页
根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出了一种动平台可重构的三自由度并联机构RPa3R-R+RSS。对该机构的运动输出特性进行分析,表明该机构动平台能产生空间n维平移1维转动(nT1R,n=2,3)的输出运动且具有部分运动解... 根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出了一种动平台可重构的三自由度并联机构RPa3R-R+RSS。对该机构的运动输出特性进行分析,表明该机构动平台能产生空间n维平移1维转动(nT1R,n=2,3)的输出运动且具有部分运动解耦性,通过动平台的重构可赋予动平台的转动绕3个特定转动轴x、y、z输出;计算了机构的自由度和耦合度;基于序单开链的运动学建模原理,建立了该机构动平台绕任意转动轴输出构型下的通用运动学模型;对动平台绕z轴转动输出构型下的运动学进行了分析,包括位置正反解、工作空间形状与大小、动平台转动能力、机构的奇异位形条件,以及机构的速度和加速度计算与仿真分析。 展开更多
关键词 并联机构 可重构 运动学分析 寄生运动 工作空间 奇异位形
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