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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
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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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5-DOF混联机器人设计与运动学分析 被引量:1
2
作者 李岸 杨雪 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第5期51-54,59,共5页
针对现有2R1T并联机构并不能很好地满足航空航天工业制孔稳定性的问题,设计了一种全新的两转一移并联机构3SPU-PU,并基于此并联机构设计了2-DOF转头,构造了5-DOF混联机器人,可用于某型飞机座舱盖制孔。首先,利用修正的G-K公式计算了3SPU... 针对现有2R1T并联机构并不能很好地满足航空航天工业制孔稳定性的问题,设计了一种全新的两转一移并联机构3SPU-PU,并基于此并联机构设计了2-DOF转头,构造了5-DOF混联机器人,可用于某型飞机座舱盖制孔。首先,利用修正的G-K公式计算了3SPU-PU并联机构的自由度;其次,利用子结构综合的方法对所设计的五自由度混联机器人进行了逆运动学分析;运用ADAMS仿真分析与MATLAB理论计算对运动学分析理论模型进行了验证;最后,利用有限元分析方法对混联机器人进行了静力学分析。结果表明,所设计的混联机器人刚度大、质量轻,能更好地满足制孔稳定性的需求,研究结果也为混联机器人的样机研制、动力学分析及实时控制打下了理论基础。 展开更多
关键词 3SPU-PU并联机构 运动学分析 自由度 有限元分析
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3-DOF转动柔索驱动风洞机构的力雅可比矩阵 被引量:8
3
作者 姚裕 吴洪涛 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期75-78,共4页
简要概述了柔索牵引并联机器人在国内外的研究和发展现状,提出一种新颖的基于5根柔索牵引并联机器人的三自由度转动角度机构及测力一体化风洞试验装置。应用并联机构基本理论研究了机构的运动学逆解。依据空间解析几何理论,直接推导出... 简要概述了柔索牵引并联机器人在国内外的研究和发展现状,提出一种新颖的基于5根柔索牵引并联机器人的三自由度转动角度机构及测力一体化风洞试验装置。应用并联机构基本理论研究了机构的运动学逆解。依据空间解析几何理论,直接推导出在各柔索安装单分量力传感器时模型的感、测力变换雅可比矩阵。最后给出了数值算例,验证了该装置应用于风洞测力试验的有效性,为该测力装置应用于风洞试验奠定了基础。 展开更多
关键词 3-Dof转动 柔索驱动并联机构 风洞 运动学逆解 力雅可比矩阵
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基于内外嵌套并联机构的6自由度多姿态3D打印机设计与分析
4
作者 程瑶 许文斌 刘云阳 《机械设计》 北大核心 2025年第1期62-69,共8页
针对目前熔融沉积(FDM)型3D打印机无法实现多姿态打印的问题,文中设计了一种基于内外嵌套并联机构的6自由度多姿态3D打印机,并对其进行运动学分析。该3D打印机以内嵌套(3-PSSSS)和外嵌套(3-PRS)并联机构为主体,末端执行器在内并联机构... 针对目前熔融沉积(FDM)型3D打印机无法实现多姿态打印的问题,文中设计了一种基于内外嵌套并联机构的6自由度多姿态3D打印机,并对其进行运动学分析。该3D打印机以内嵌套(3-PSSSS)和外嵌套(3-PRS)并联机构为主体,末端执行器在内并联机构直接控制和外并联机构间接控制下实现多姿态打印。基于螺旋理论,分别分析内外并联机构的自由度,再整合分析内外嵌套并联机构的自由度,验证其具有四平动二转动的6自由度运动特性。利用解析矢量法建立并联机构的逆解运动学模型,并对支链运动进行分析,阐明了驱动移动副对支链连杆和下动平台的作用;利用运动学仿真分析软件进行仿真,通过分析仿真中下动平台标记点的轨迹和运动学数据,验证了该机构应用于3D打印机多姿态打印方案的可行性。内外嵌套并联机构具有多姿态转角和良好运动学特性,解决了3D打印机多姿态打印的问题,为基于嵌套并联机构的3D打印机多姿态打印问题提供了一种可行的方案。 展开更多
关键词 内外嵌套并联机构 6自由度 运动学模型 多姿态3D打印机
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面向狭长空间的三自由度并联机器人设计与建模 被引量:5
5
作者 徐冬梅 刘湘龙 +3 位作者 于思淼 徐超 杨帆 曹雏清 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期426-435,共10页
并联机器人因具有刚度大、结构稳定、承载能力大和运动负荷小等优点,在农业和工业等领域得到了广泛的应用。现有大部分并联机器人因支链呈空间对称分布,难以进入狭长空间工作。因此,针对狭长的工作环境,提出了一种新型三自由度并联结构... 并联机器人因具有刚度大、结构稳定、承载能力大和运动负荷小等优点,在农业和工业等领域得到了广泛的应用。现有大部分并联机器人因支链呈空间对称分布,难以进入狭长空间工作。因此,针对狭长的工作环境,提出了一种新型三自由度并联结构,该机构整体沿一条直线导轨方向布置,减少了垂直于导轨方向的宽度,使之易于放入狭窄的空间内,同时能拥有较大工作空间,并实现3个自由度上的平动运动。通过G-K公式计算机构自由度;验证了该并联机器人设计的合理性;对平台进行了运动学和动力学分析;并根据遗传算法分析其奇异性;通过解析法对机构工作空间进行了分析。研究成果为三自由度并联机器人进入狭长空间工作提供了新的思路与构型。 展开更多
关键词 并联机器人 三自由度 运动学 动力学 狭长空间
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并联坐标测量机研究进展
6
作者 欧阳凯 付饶 +1 位作者 杨龙 胡鹏浩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期2401-2417,共17页
并联机构具有刚度大、承载力强、动力性能好、支链间误差平均效应等优势,在机器人、机床、微动器件等领域得到了广泛应用。然而,传统直角式坐标测量机和关节式坐标测量机采用串联结构,存在误差累积的固有缺陷。鉴于并联机构具有的互补优... 并联机构具有刚度大、承载力强、动力性能好、支链间误差平均效应等优势,在机器人、机床、微动器件等领域得到了广泛应用。然而,传统直角式坐标测量机和关节式坐标测量机采用串联结构,存在误差累积的固有缺陷。鉴于并联机构具有的互补优势,近二十年来并联坐标测量机得到了快速的发展。结合国内外技术现状和团队的研究成果,对并联坐标测量机机构学、运动学、动力学、机构性能和控制策略等方面进行了系统的回顾和分析,总结了目前并联坐标测量机研究中存在的主要问题,提出了进一步的解决方法与思路,并展望了未来的发展趋势。 展开更多
关键词 并联机构 坐标测量机 测量精度 自由度 运动学
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3PRS并联机构的运动学和误差分析 被引量:1
7
作者 周文涛 谢文洪 +1 位作者 李初晔 李中凯 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第9期52-57,共6页
为了提高机床的加工性能,研究机床的精度是关键,建立了一种用于大型复杂曲面零件高效铣削加工的3PRS并联摆角头的运动学模型,并进行了误差分析。该机构具有3个自由度,通过修正的K-G公式对其自由度进行了验证;进一步分析了该机构的位置... 为了提高机床的加工性能,研究机床的精度是关键,建立了一种用于大型复杂曲面零件高效铣削加工的3PRS并联摆角头的运动学模型,并进行了误差分析。该机构具有3个自由度,通过修正的K-G公式对其自由度进行了验证;进一步分析了该机构的位置正逆解;在此基础上给定结构参数误差,利用开发的程序植入Ansys计算刀尖点位姿,通过两组位姿误差的比较,为后续运动学标定和误差补偿试验做准备。 展开更多
关键词 并联机构 运动学 少自由度 位置正逆解 误差分析
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并联机器人机构新构型设计的探讨 被引量:33
8
作者 刘辛军 汪劲松 +3 位作者 高峰 王立平 王启明 李剑锋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第12期1339-1342,共4页
主要探讨并联机构的新构型 ,针对现存并联机器人机构的种类、分布特点和技术不足以及应用需求 ,提出一种新型的把空间移动和转动结合起来的 3自由度完全并联机构构型 ,并分析了它的设计思想。该并联机构可广泛应用在工业机器人、飞行模... 主要探讨并联机构的新构型 ,针对现存并联机器人机构的种类、分布特点和技术不足以及应用需求 ,提出一种新型的把空间移动和转动结合起来的 3自由度完全并联机构构型 ,并分析了它的设计思想。该并联机构可广泛应用在工业机器人、飞行模拟器、微动机器人和并联机床等领域。 展开更多
关键词 并联机器人 机构自由度 运动特性 构型设计
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6-PUS/UPU并联机器人运动学及工作空间分析 被引量:22
9
作者 段艳宾 梁顺攀 +2 位作者 曾达幸 蒋俊香 赵永生 《机械设计》 CSCD 北大核心 2011年第3期36-40,共5页
提出和研究了一种新型6-PUS/UPU并联机器人,该机器人结构对称,刚度大,可用于视觉测量、力控制研究、冗余控制研究。首先利用螺旋理论对6-PUS/UPU并联机器人进行了自由度分析,然后根据该机构的几何特点和D-H法对该并联机器人进行了运动... 提出和研究了一种新型6-PUS/UPU并联机器人,该机器人结构对称,刚度大,可用于视觉测量、力控制研究、冗余控制研究。首先利用螺旋理论对6-PUS/UPU并联机器人进行了自由度分析,然后根据该机构的几何特点和D-H法对该并联机器人进行了运动学分析,得出了6-PUS/UPU并联机器人的运动学反解,并在此基础上对该并联机器人的工作空间进行了分析。该研究结果对此种机器人的深入研究及该并联机器人的实际应用具有重要理论意义。 展开更多
关键词 并联机器人 螺旋理论 自由度 运动学 工作空间
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并联机构运动解耦设计方法与应用研究 被引量:26
10
作者 沈惠平 熊坤 +1 位作者 孟庆梅 刘安心 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期348-356,共9页
根据基于方位特征集(POC)的并联机构拓扑结构设计理论,对国内外已有的2~6自由度运动解耦并联机构,进行拓扑结构及其运动解耦性分析,发现机构运动解耦不仅与拓扑结构有关,而且还与运动参数有关;接着从这2个层面提出了并联机构运动解耦... 根据基于方位特征集(POC)的并联机构拓扑结构设计理论,对国内外已有的2~6自由度运动解耦并联机构,进行拓扑结构及其运动解耦性分析,发现机构运动解耦不仅与拓扑结构有关,而且还与运动参数有关;接着从这2个层面提出了并联机构运动解耦的4个规律,以及相应的基于基本运动链(BKC)合成与分解、基于子并联机构等效支链、基于合理选取基点,以及基于移动副平行、垂直配置等4个运动解耦设计原理及其方法,其中,提出了将并联机构的运动解耦分为位-姿分离解耦、位-姿内部解耦的思路,可作为运动解耦的方向和顺序;进一步,设计了15个运动解耦并联机构。 展开更多
关键词 并联机构 运动解耦 自由度 方位特征集 耦合度
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五自由度混联机器人优化设计与运动学分析 被引量:14
11
作者 张东胜 许允斗 +2 位作者 侯照伟 姚建涛 赵永生 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第24期69-76,共8页
为提高农业自动化程度,拓宽并联机构在农业工程领域的应用,提出一种存在连续转轴、关节数目少、易于控制的两移一转运动冗余平面并联机构,该并联机构任意位置的转轴均为相互平行的连续转轴,使其具备良好的灵活性。基于此平面并联机构,... 为提高农业自动化程度,拓宽并联机构在农业工程领域的应用,提出一种存在连续转轴、关节数目少、易于控制的两移一转运动冗余平面并联机构,该并联机构任意位置的转轴均为相互平行的连续转轴,使其具备良好的灵活性。基于此平面并联机构,构造出了多种五自由度混联机器人,首先建立了五自由度混联机器人的运动学模型,并对其进行了奇异分析,给出了减少机构奇异位型的条件;然后基于灵活性指标,对并联机构进行了尺寸优化,绘制了用于选取结构尺寸的性能图谱,且借助有限元软件对基于优化所得结构尺寸绘制的具有运动冗余特性的平面机构进行了结构拓扑优化,,完成了整体结构优化前后的静力学分析与对比,结果显示优化前后整体变形仅增大0.51%,优化前后机构优化部分的质量减少33.02%,满足机构变形要求。该混联机器人具有结构简单、运动学模型简单、结构刚度高和模块化程度高的特点,且其结构的变胞性有助于实现机构运动和驱动冗余模式的切换,增强了机器人的可研究性。该文可为混联机器人运动学分析及优化设计提供参考。 展开更多
关键词 机器人 设计 优化 平面并联机构 运动冗余 自由度 变胞机构
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3-HSS并联机床运动学设计 被引量:18
12
作者 黄田 倪雁冰 +1 位作者 王洋 林汉元 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2000年第3期10-12,共3页
提出以可实现三平动自由度并联机构作为主进给机构 ,辅以回转工作台实现多坐标数控加工的并联机床结构配置方案 ,并据此简要阐述了一种三自由度并联机床的总体设计方案和相应的运动学设计方法。
关键词 三自由度 并联机床 运动学设计
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3-CRPa移动并联机构运动学分析与仿真 被引量:13
13
作者 张彦斌 张树乾 吴鑫 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期200-205,共6页
提出一种新型3自由度纯移动并联机构,该机构由动平台、静平台以及联接两平台的3条相同的分支运动链组成。基于单开链单元理论分析,计算出机构的自由度,分别讨论了以角位移和线性位移为主动输入形式的机构运动学问题,推导出位置、速度、... 提出一种新型3自由度纯移动并联机构,该机构由动平台、静平台以及联接两平台的3条相同的分支运动链组成。基于单开链单元理论分析,计算出机构的自由度,分别讨论了以角位移和线性位移为主动输入形式的机构运动学问题,推导出位置、速度、加速度的解析解。利用Matlab和Pro/E软件分别绘制出机构的位移、速度、加速度理论曲线和虚拟样机仿真曲线,仿真结果证明了理论分析的正确性。尤其是当以线性输入为主动输入时,机构的运动雅可比矩阵为单位阵且条件数恒等于1,所以此时机构在整个工作空间内表现为完全各向同性。 展开更多
关键词 移动并联机构 三自由度 运动学分析 各向同性
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一种2R2T并联机构的运动学及性能分析 被引量:11
14
作者 温如凤 方跃法 陈亚琼 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期72-79,共8页
研究了一种具有4条支链和2个运动平台的并联机构,其中2个运动平台通过1个转动副相连.利用位移群理论分析了机构的自由度,2个动平台都有2个转动和2个移动自由度.对机构进行了位置分析,得到了正解的封闭解.给出了机构的雅可比矩阵,分析了... 研究了一种具有4条支链和2个运动平台的并联机构,其中2个运动平台通过1个转动副相连.利用位移群理论分析了机构的自由度,2个动平台都有2个转动和2个移动自由度.对机构进行了位置分析,得到了正解的封闭解.给出了机构的雅可比矩阵,分析了机构的奇异位形和刚度性能.所提出的机构在工业和医学领域具有良好的应用前景. 展开更多
关键词 并联机构 运动学 自由度 雅可比矩阵 性能分析
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三自由度摇摆台姿态逆解及ADAMS仿真 被引量:11
15
作者 闫述 王旭永 +1 位作者 陶建峰 朱野 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期325-327,472,共4页
分析一种基于并联机构的三自由度摇摆平台的结构与特点,该三自由度并联机构可实现三个独立的空间姿态角运动及其复合运动,尤其适用于只要求空间三自由度旋转、但不要求空间三自由度平移的场合。详细讨论了该并联机构的姿态逆解方法,推... 分析一种基于并联机构的三自由度摇摆平台的结构与特点,该三自由度并联机构可实现三个独立的空间姿态角运动及其复合运动,尤其适用于只要求空间三自由度旋转、但不要求空间三自由度平移的场合。详细讨论了该并联机构的姿态逆解方法,推出了可简便应用于实际的计算公式,并结合实例数值计算得到相应结果。同时应用ADAMS系统对该机构进行了实例参数下的计算和仿真,结果表明所推导的姿态逆解与ADAMS仿真计算是吻合一致的。 展开更多
关键词 三自由度 并联机构 运动模拟器 逆解 ADAMS仿真
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立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的位姿运动学分析 被引量:12
16
作者 高峻岩 郑亚青 +1 位作者 林麒 刘雄伟 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期771-774,共4页
给出所设计的立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的模型;在该模型的竖直平面上对末端执行器进行了详尽的位姿运动学分析,提出了封闭矢量四边形法则在求解所有的不规则几何图形的位姿运动学逆解时都适用的观点.文中运用力矩平衡法确定其质... 给出所设计的立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的模型;在该模型的竖直平面上对末端执行器进行了详尽的位姿运动学分析,提出了封闭矢量四边形法则在求解所有的不规则几何图形的位姿运动学逆解时都适用的观点.文中运用力矩平衡法确定其质心位置的方法;又根据封闭矢量四边形法则,建立了运动学位姿逆解模型,利用Moore-Penrose逆求解运动学位姿正解;最后在所规划的椭圆轨迹下,采用Simulink仿真软件进行了末端执行器的运动轨迹和绳长变化规律的仿真.研究表明:在所规划椭圆轨迹下,所有绳长的变化是连续的;位姿运动学正逆解相互验证表明所采用的算法是正确且通用的. 展开更多
关键词 绳牵引并联机构 三自由度 运动学
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3-PUPU并联机构的运动学分析与仿真 被引量:7
17
作者 曹磊 马春生 +1 位作者 李瑞琴 张斌 《包装工程》 CAS 北大核心 2018年第3期118-123,共6页
目的对一种新型6自由度3-PUPU并联机构进行运动学分析和仿真,验证其是否具有良好的运动学性能。方法首先基于螺旋理论对3-PUPU机构的自由度进行分析,通过修正(G-K)公式对其自由度进行计算。然后利用雅可比矩阵,研究3-PUPU机构执行末端... 目的对一种新型6自由度3-PUPU并联机构进行运动学分析和仿真,验证其是否具有良好的运动学性能。方法首先基于螺旋理论对3-PUPU机构的自由度进行分析,通过修正(G-K)公式对其自由度进行计算。然后利用雅可比矩阵,研究3-PUPU机构执行末端和各部件主要节点的速度和加速度的运动学参数。最后将Solid Works软件建立好的模型导入ADAMS软件中进行位移、速度和加速度的分析。结果通过ADAMS得到的各项参数的曲线都呈周期性变化,曲线并未出现突变点和断点,变化范围稳定。结论 3-PUPU并联机构的运动学性能良好,具有很强的可靠性。 展开更多
关键词 并联机构 自由度 运动学 虚拟样机
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重载三自由度旋转并联平台的位置逆解及其分析 被引量:5
18
作者 陶建峰 朱野 +1 位作者 闫述 王旭永 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期546-550,共5页
介绍了一种重载车辆运动模拟用三自由度旋转并联平台的结构与特点,该平台具有3个独立的角度运动参数,但平台在绕航向、俯仰和侧倾三轴转动时,会产生附加的平移运动,在一定的角度范围内附加平移运动的量值很小,因而可以用作车辆运动模拟... 介绍了一种重载车辆运动模拟用三自由度旋转并联平台的结构与特点,该平台具有3个独立的角度运动参数,但平台在绕航向、俯仰和侧倾三轴转动时,会产生附加的平移运动,在一定的角度范围内附加平移运动的量值很小,因而可以用作车辆运动模拟器.讨论了其中一种典型结构的位置逆解方法,并推导了相应的计算公式.通过数值计算,分析了结构参数对附加运动量值的影响,并得出了相关结论. 展开更多
关键词 三自由度 并联机构 运动模拟器 位置逆解
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一种新型五轴并串联机床的工作空间分析 被引量:6
19
作者 伞红军 钟诗胜 王知行 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期243-249,共7页
针对6自由度Stewart型并联机床工作空间小的问题,提出一种新型5自由度并串联机床,该机床由一个2-TPR/2-TPS空间四自由度并联机构串联一个可转动的部件组成,具有空间三维移动和两维转动5个自由度。介绍了该机床的结构布局特点,用解析法... 针对6自由度Stewart型并联机床工作空间小的问题,提出一种新型5自由度并串联机床,该机床由一个2-TPR/2-TPS空间四自由度并联机构串联一个可转动的部件组成,具有空间三维移动和两维转动5个自由度。介绍了该机床的结构布局特点,用解析法推导了位置反解方程和输出参数间的解耦关系。采用数值分析的方法生成了该机床的工作空间,分析了结构参数的变化对工作空间的影响。分析的结果表明,该机床机床结构简单,其工作空间较Stewart型并联机床工作空间大,能够完成对具有空间复杂曲面的工件的加工。同时也为该机床的进一步设计和研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 并串联机床 5自由度 工作空间 位置反解
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一种新型并联机床的最优轨迹规划 被引量:7
20
作者 范守文 徐礼钜 甘泉 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期51-55,共5页
提出了一种新型并联机床的最优轨迹规划方法,其过程是在参数空间进行轨迹规划,再将参数空间的运动轨迹映射到关节空间。在轨迹规划中,以雅可比矩阵条件数的倒数作为适应度函数,利用遗传算法优化了并联机床的多余自由度。仿真计算结果表... 提出了一种新型并联机床的最优轨迹规划方法,其过程是在参数空间进行轨迹规划,再将参数空间的运动轨迹映射到关节空间。在轨迹规划中,以雅可比矩阵条件数的倒数作为适应度函数,利用遗传算法优化了并联机床的多余自由度。仿真计算结果表明:最优轨迹规划方法既能给出并联机床加工过程中的灵巧构型,又可使得并联机床获得平稳的运动性能。 展开更多
关键词 并联机床 轨迹规划 遗传算法 多余自由度 虚拟轴机床 数控机床 机器人
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