冗余驱动并联机械手运动精度校准方法研究 被引量：1

1

作者 张凯 孙德全 刘石林 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第4期317-324,共8页

针对冗余驱动并联机械手(RAPM)的运动精度,以某三自由度主轴头为例,提出了一种基于最小误差模型的运动精度校准方法。首先通过消除冗余几何源误差,建立包含最少几何源误差的最小误差模型,采用蒙特卡罗模拟进行几何源误差灵敏度分析,研... 针对冗余驱动并联机械手(RAPM)的运动精度,以某三自由度主轴头为例,提出了一种基于最小误差模型的运动精度校准方法。首先通过消除冗余几何源误差,建立包含最少几何源误差的最小误差模型,采用蒙特卡罗模拟进行几何源误差灵敏度分析,研究各几何源误差对终端精度的相对影响。在此基础上提出了粗校准和精校准相结合的分层辨识策略,以实现冗余驱动并联机械手的精度校准。最后通过校准实验测试表明,所提出的校准方法能够大幅降低冗余驱动并联机械手的终端误差,验证了所提校准方法的有效性。 展开更多

关键词 冗余驱动并联机械手 运动学校准 误差建模 敏感性分析 误差校准

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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

2

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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冗余驱动消除并联机构位形奇异原理 被引量：30

3

作者 张彦斐 宫金良 高峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期445-448,共4页

一般并联机构的雅可比矩阵都是方阵,而冗余驱动并联机构由于输入构件数大于输出构件自由度数,其雅可比矩阵具有非方阵的特殊性。传统的观点认为冗余驱动能够消除奇异,但是没有给出严格的数学意义上的证明和构造冗余驱动的具体方法。从... 一般并联机构的雅可比矩阵都是方阵,而冗余驱动并联机构由于输入构件数大于输出构件自由度数,其雅可比矩阵具有非方阵的特殊性。传统的观点认为冗余驱动能够消除奇异,但是没有给出严格的数学意义上的证明和构造冗余驱动的具体方法。从可操作度的角度研究了冗余驱动并联机构的奇异性,最终给出了判别方法。用数学方法证明了冗余驱动可以消除奇异位形,并通过实例给出了具体的构造方法。 展开更多

关键词 并联机构 冗余驱动 奇异性 可操作度

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含约束支链的冗余驱动并联机构动力学性能优化 被引量：12

4

作者 刘晓飞 唐艳华 +2 位作者 刘鑫 李祺 赵永生 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期378-385,403,共9页

全驱动并联机构可以通过增加约束支链或关节实现机构驱动冗余。为了研究约束支链与关节对冗余驱动并联机构动力学性能的优化问题,分析对比了冗余驱动并联机构6PUS+UPU与非冗余驱动并联机构6PUS机构的动力学特性,研究了约束支链对冗余驱... 全驱动并联机构可以通过增加约束支链或关节实现机构驱动冗余。为了研究约束支链与关节对冗余驱动并联机构动力学性能的优化问题,分析对比了冗余驱动并联机构6PUS+UPU与非冗余驱动并联机构6PUS机构的动力学特性,研究了约束支链对冗余驱动并联机构动力学性能的优化机理。基于虚功原理建立了6PUS机构和6PUS+UPU机构的动力学模型,提出具有明确物理意义的冗余驱动并联机构动力学性能指标,分析了约束分支对机构动力学性能的影响,并结合数值算例对两种机构动力学性能进行了对比分析。结果显示,支链约束提高了机构动力学性能,而支链质量会降低机构动力学性能。 展开更多

关键词 并联机构 驱动冗余 约束支链 动力学性能

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3PRS/UPS冗余驱动并联机器人刚度特性分布 被引量：11

5

作者 郭江真 王丹 +1 位作者 樊锐 陈五一 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期500-506,共7页

设计提出了一种采用冗余驱动的3PRS/UPS三自由度并联机器人,并建立分析其机构模型.基于螺旋理论,对并联机器人进行运动学分析,通过分别针对机构的驱动和约束建立了雅可比矩阵,最后整合建立了包含冗余驱动在内的全雅可比矩阵.利用虚功原... 设计提出了一种采用冗余驱动的3PRS/UPS三自由度并联机器人,并建立分析其机构模型.基于螺旋理论,对并联机器人进行运动学分析,通过分别针对机构的驱动和约束建立了雅可比矩阵,最后整合建立了包含冗余驱动在内的全雅可比矩阵.利用虚功原理,结合并联机器人驱动副和约束副的柔度影响,推导得出了机构全刚度矩阵.同时,分析了机构在给定静载荷条件下的变形情况,总结出机构的空间变形分布规律.使用刚度矩阵的最小、最大特征值和运动刚度指标(KSI,Kinematic Stiffness Index)为机构刚度评价指标,对比和分析了引入冗余驱动前后对并联机器人刚度特性分布的影响,得出冗余驱动支链的引入可提高并联机器人特定方向的刚度和改善刚度分布的结论,为冗余驱动并联机器人优化设计和开发应用奠定基础. 展开更多

关键词 冗余驱动并联机构 螺旋理论 刚度特性 评价指标

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冗余驱动并联机构预防故障的力矩分配法 被引量：6

6

作者 闫彩霞 战强 +1 位作者 叔广慧 韩颜莹 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期217-221,共5页

分析冗余驱动并联机构的动力学方程可知,通过合理的分配各驱动器的输出力矩,可以避免部分驱动器过载,有效地延长机构的首次故障时间。从各驱动器的承受能力出发,提出输出裕度的概念,并据此构造了驱动力矩优化模型,以输出裕度来构造加权... 分析冗余驱动并联机构的动力学方程可知,通过合理的分配各驱动器的输出力矩,可以避免部分驱动器过载,有效地延长机构的首次故障时间。从各驱动器的承受能力出发,提出输出裕度的概念,并据此构造了驱动力矩优化模型,以输出裕度来构造加权系数的选择准则,实现对各驱动器的单独调解。推导了输出裕度均衡及部分驱动器输出裕度取均值两种情况下的力矩分配方法,协调系统中各驱动器的承载情况。以一种平面3自由度过驱动并联机构为研究对象,数据计算及分析结果表明所提出的方法对于调节各驱动器输出裕度均衡及防止部分驱动器过载有一定的作用。 展开更多

关键词 并联机器人 冗余驱动 加权系数

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平面冗余并联机器人的综合性能优化设计 被引量：8

7

作者 刘欣 仇原鹰 +1 位作者 盛英 李俊华 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期626-632,共7页

对平面二自由度冗余并联机器人的综合性能优化设计进行了探讨.基于运动学模型,给出了该机器人的雅可比矩阵和最优拓扑构形,分析了结构参数对工作空间和奇异性的影响规律.提出了衡量机器人运动精度、力传递性能、结构刚度和工作空间利用... 对平面二自由度冗余并联机器人的综合性能优化设计进行了探讨.基于运动学模型,给出了该机器人的雅可比矩阵和最优拓扑构形,分析了结构参数对工作空间和奇异性的影响规律.提出了衡量机器人运动精度、力传递性能、结构刚度和工作空间利用率的综合评价指标,建立了以综合评价指标为目标函数,以任务空间和无奇异位形为约束条件的数学优化模型,并采用自适应遗传算法求解.研究为同类机器人的优化设计提供了参考. 展开更多

关键词 冗余并联机器人 工作空间 奇异性 综合性能 优化

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高速绳牵引并联摄像机器人冗余驱动力优化求解 被引量：9

8

作者 苏宇 仇原鹰 +1 位作者 王龙 杜敬利 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期90-96,共7页

将完全约束绳牵引并联机构的冗余驱动求解问题转化为凸可行域上的多项式极值问题,提出了衡量驱动优化求解连续性和实时性的指标.通过对一个典型的摄像机器人驱动力分布优化问题的求解,对比分析了几种驱动力优化指标的实时性与连续性,并... 将完全约束绳牵引并联机构的冗余驱动求解问题转化为凸可行域上的多项式极值问题,提出了衡量驱动优化求解连续性和实时性的指标.通过对一个典型的摄像机器人驱动力分布优化问题的求解,对比分析了几种驱动力优化指标的实时性与连续性,并给出了指标选取的具体建议. 展开更多

关键词 绳牵引并联机构 摄像机器人 冗余驱动 驱动力优化 实时性 连续性

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平面三自由度冗余并联机构的驱动奇异性分析 被引量：14

9

作者 杨建新 余跃庆 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期629-632,共4页

分析了PRPR-2PRR、PRR-2PRR和4-PRR等三种平面冗余并联机构的驱动奇异位形,通过与平面3-PRR非冗余并联机构的比较,研究了采用不同机构冗余类型消除并联机构奇异位形的方法及其特点,为冗余并联机构的尺度综合、路径规划和控制提供了依据。

关键词 冗余 并联机构 奇异性 运动学

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两自由度冗余驱动并联机器人的研究 被引量：8

10

作者 杨钢 傅晓云 李宝仁 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期416-419,423,共5页

提出了一种冗余驱动的具有两个转动自由度的新型空间并联机器人,以提高系统的稳定性,满足某水下运动模拟装置的要求。在对系统进行动力学分析并考虑消除内力的基础上,针对液压驱动并联机器人平台参数不确定及外界干扰的特点,设计了两层... 提出了一种冗余驱动的具有两个转动自由度的新型空间并联机器人,以提高系统的稳定性,满足某水下运动模拟装置的要求。在对系统进行动力学分析并考虑消除内力的基础上,针对液压驱动并联机器人平台参数不确定及外界干扰的特点,设计了两层滑模的变结构控制器,采用Lyapunov方法进行控制律的选取。仿真试验表明了变结构控制算法对于系统控制的有效性和鲁棒性。 展开更多

关键词 并联机器人 冗余驱动 变结构控制 仿真

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基于驱动或结构冗余的并联机器人容错方法 被引量：5

11

作者 闫彩霞 战强 陆震 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1407-1411,共5页

研究了并联机器人利用驱动冗余进行驱动器故障容错及利用结构冗余进行关节故障容错的方法.结合冗余驱动并联机构的力矩分配问题的多解性,分析了部分驱动器故障后在剩余正常工作驱动器之间重新分配驱动力矩以实现容错的方法.结合结构冗... 研究了并联机器人利用驱动冗余进行驱动器故障容错及利用结构冗余进行关节故障容错的方法.结合冗余驱动并联机构的力矩分配问题的多解性,分析了部分驱动器故障后在剩余正常工作驱动器之间重新分配驱动力矩以实现容错的方法.结合结构冗余并联机构的特点,分析了放弃部分结构自由度以完成操作任务的方法.从运动学和动力学角度讨论了两类冗余机器人的特点及容错的可能性,以一种平面三自由度并联机构为实例,针对驱动器及关节故障分别分析了故障后机构运动学和动力学性能的变化,验证了采用驱动及结构的冗余进行容错的可行性. 展开更多

关键词 并联机器人 冗余驱动 结构冗余 容错

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三自由度冗余驱动并联机构的奇异性和工作空间分析 被引量：16

12

作者 周结华 彭侠夫 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期751-756,共6页

基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置逆解模型,运用微分法推导出了该并联机构的雅可比矩阵,结合Gosselin奇异性分析法和数值分析法,分析了该并联机构的奇异性。随后分析了影响4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构工作空间的主要因素... 基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置逆解模型,运用微分法推导出了该并联机构的雅可比矩阵,结合Gosselin奇异性分析法和数值分析法,分析了该并联机构的奇异性。随后分析了影响4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构工作空间的主要因素,并对其各支链的行程限制、各球铰副的转角限制和各支链间的尺寸干涉限制等影响因素进行了解析化分析。最后,基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置正解模型,设计了该并联机构回转工作空间的求解算法。该算法避免了数值方法及几何方法的复杂性和不确定性,实现了回转工作空间的直观性表达。 展开更多

关键词 并联机构 冗余驱动 奇异性分析 工作空间分析

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平面二自由度冗余并联机器人同步控制 被引量：4

13

作者 米建伟 保宏 +1 位作者 王从思 杜敬利 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第2期279-282,285,共5页

针对冗余并联机构变结构、工作空间较小和各关节存在强耦合性的特点,笔者提出一种冗余并联机器人同步控制方法。由于工作空间小,笔者方法将惯性矩阵和离心力矩阵取为定值用于前馈控制,使得末点位置不需要测量。同时为了抑制惯性力矩阵... 针对冗余并联机构变结构、工作空间较小和各关节存在强耦合性的特点,笔者提出一种冗余并联机器人同步控制方法。由于工作空间小,笔者方法将惯性矩阵和离心力矩阵取为定值用于前馈控制,使得末点位置不需要测量。同时为了抑制惯性力矩阵和离心力矩阵取为定值带来的模型误差,通过引入同步误差和耦合误差,不仅使关节误差减小而且提高了它们之间的同步性,并基于Lyapunov稳定性理论分析证明所提出控制算法的稳定性。最后,通过平面2自由度冗余并联实验台实验证明该控制方法是有效的。 展开更多

关键词 冗余并联机器人 耦合误差 同步控制

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并联机构的奇异与冗余 被引量：3

14

作者 吴宇列 吴学忠 李圣怡 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2002年第4期593-595,共3页

分析并联机构的奇异位形对机构精度、刚度的影响 ,提出了采用机构冗余来减小和消除奇异位形的影响的方法 ,并分析几种冗余的方法及其效果。

关键词 并联机构 奇异位形 冗余 机器人

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冗余驱动的并联机器人性能分析 被引量：8

15

作者 蔡胜利 白师贤 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1996年第2期235-238,共4页

提出了带冗余驱动器的三腿并联机器人的两种结构，介绍了它们的性能特点，基于动力学方程分析了它们对于不同的优化目标和不同的约束条件的输入力最优化问题．结果表明，冗余驱动可显著提高机器人的力传递能力。

关键词 冗余驱动 并联机器人 最优化 机器人

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一种球面冗余并联机器人机构设计的基础研究 被引量：8

16

作者 张立杰 黄真 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期681-684,共4页

提出了一种基于球面机构的二自由度驱动冗余并联机器人。建立了该球面并联机器人机构的约束方程,进行了运动学分析;建立了该球面并联机器人的设计空间,探讨了其机构的工作空间面积性能指标与杆件尺寸之间的关系,并绘制了相应的性能图谱... 提出了一种基于球面机构的二自由度驱动冗余并联机器人。建立了该球面并联机器人机构的约束方程,进行了运动学分析;建立了该球面并联机器人的设计空间,探讨了其机构的工作空间面积性能指标与杆件尺寸之间的关系,并绘制了相应的性能图谱。这些图谱是该并联机器人机构设计的重要参考依据。 展开更多

关键词 球面机构 驱动冗余 设计空间 工作空间

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冗余驱动消减弹性并联机器人振动的研究 被引量：3

17

作者 蔡胜利 余跃庆 白师贤 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1997年第6期941-944,共4页

研究了弹性并联机器人运动过程中的振动控制问题。首次提出将冗余驱动用于弹性并联机器人减振，通过规划冗余驱动力达到了抑制机器人平台弹性振动的目的，数值模拟的结果证明了此方法不但效果明显，而且简便易行。

关键词 弹性 并联机器人 振动控制 冗余驱动 机器人

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冗余度机器人最小力矩与回避奇异并行优化 被引量：3

18

作者 刘宇 姜艳姝 孙立宁 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期1-3,34,共4页

针对冗余度机器人梯度投影法最小力矩局部优化所发生的轨迹不稳定现象,经过讨论分析后,明确指出这种不稳定是由关节构形奇异引起的,并提出了一种冗余度机器人最小力矩与回避奇异的并行优化方案.通过对一三自由度冗余度机器人的仿真,证... 针对冗余度机器人梯度投影法最小力矩局部优化所发生的轨迹不稳定现象,经过讨论分析后,明确指出这种不稳定是由关节构形奇异引起的,并提出了一种冗余度机器人最小力矩与回避奇异的并行优化方案.通过对一三自由度冗余度机器人的仿真,证实了所提优化方案是可行、有效的. 展开更多

关键词 梯度投影 冗余度机器人 回避奇异 并行优化

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冗余驱动的平面并联操作手的输入力优化 被引量：4

19

作者 蔡胜利 白师贤 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 1997年第2期37-41,共5页

介绍了带冗余驱动器的平面并联操作手的两种结构,基于动力学方程分析了它们对不同的优化目标的输入力最优化问题.结果表明,加入冗余驱动。

关键词 冗余驱动 平面并联操作手 最优化 输入力 操作手

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过驱动并联机器人驱动力矩的特解构造法 被引量：3

20

作者 闫彩霞 何广平 陆震 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期725-728,733,共5页

以一种平面三自由度过驱动并联机构为研究对象,分析其运动学方程,并采用虚功原理和等效力方法推导了该机构的动力学模型.讨论过驱动机构的容错性,给出了故障前后驱动关节力矩突变的定义.分析过驱动机构逆动力学方程解的不确定性,从提高... 以一种平面三自由度过驱动并联机构为研究对象,分析其运动学方程,并采用虚功原理和等效力方法推导了该机构的动力学模型.讨论过驱动机构的容错性,给出了故障前后驱动关节力矩突变的定义.分析过驱动机构逆动力学方程解的不确定性,从提高机构的可靠性以及容错性角度出发,提出一种新的过驱动机构驱动力矩分配思路,以驱动器集可靠度作为系数乘子,采用故障后力矩分配的确定解构造过驱动机构输入力矩的不确定解.将这种方法与传统的力矩分配方法所得到的各关节力矩突变之和进行比较,数据计算结果表明该方法具有更好的容错性能. 展开更多

关键词 过驱动 并联机器人 动力学 容错 可靠性 特解构造法

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