6-UPS并联机器人快速正向运动学研究 被引量：3

1

作者 刘艳梨 吴洪涛 +3 位作者 李耀 王若冰 徐媛媛 陈柏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期374-381,400,共9页

根据平面平台型6-UPS并联机器人的结构特点,选取3个代表点的空间坐标作为参数来描述动平台的位置和姿态,结合3个代表点之间的约束条件,建立9个参数的一次与二次多项式方程组,通过对方程组进行消元处理,最终得到6个未知数表示的二次多项... 根据平面平台型6-UPS并联机器人的结构特点,选取3个代表点的空间坐标作为参数来描述动平台的位置和姿态,结合3个代表点之间的约束条件,建立9个参数的一次与二次多项式方程组,通过对方程组进行消元处理,最终得到6个未知数表示的二次多项式方程。针对所获得的二次多项式方程组特点,改进传统牛顿-拉夫森数值迭代算法,并将其用于并联机器人的一般六维二次多项式方程数值求解,迭代算法收敛并可得到唯一解。数值算例表明,在同等条件下,传统旋转矩阵方法的计算时间为1. 42～2. 67 ms,所提代表点算法计算时间为0. 14～0. 23 ms,大大减少了计算时间,提高了收敛速度和计算效率,为并联机器人高性能闭环实时控制奠定了良好基础。 展开更多

关键词 6-UPS并联机器人 快速正向运动学 代表点 改进牛顿拉夫森方法

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新型3PUPaR并联机构运动学分析与多目标优化 被引量：2

2

作者 陆彩满 刘艳梨 +1 位作者 古亮 吴洪涛 《包装工程》 CAS 北大核心 2020年第23期179-186,共8页

目的针对食品包装的抓取和装配,利用人工成本高且容易装错等问题,基于方位特征(POC)方程的并联机构结构综合方法,提出一种以3PUPaR并联机构为主体的抓取机器人机构。方法计算3PUPaR并联机构的自由度、方位特征集以及耦合度等拓扑特性,... 目的针对食品包装的抓取和装配,利用人工成本高且容易装错等问题,基于方位特征(POC)方程的并联机构结构综合方法,提出一种以3PUPaR并联机构为主体的抓取机器人机构。方法计算3PUPaR并联机构的自由度、方位特征集以及耦合度等拓扑特性,验证机构具有空间纯移动的运动特性,建立机构的运动学逆解方程,基于此,采用数值法得到机构的工作空间与运动灵巧度。并研究参数尺寸大小对工作空间与全局灵巧度的影响,以全局灵巧度和工作空间为优化目标,选择具有Pareto解的NSGA-II算法完成多目标参数优化。结果结果表明,机构具有较大且连续的工作空间。结论该新型三自由度并联机器人能够满足食品包装的抓取和装配时运动范围。 展开更多

关键词 方位特征(POC)方程 并联机构 工作空间 灵巧度 多目标优化

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新型三平移2PPPa并联机构运动学分析与优化设计 被引量：9

3

作者 彭红梅 陈亚 +2 位作者 陆彩满 刘艳梨 吴洪涛 《机床与液压》 北大核心 2022年第3期43-48,共6页

以空间三平移并联机构作为研究对象,根据方位特征集设计理论和方法,设计一种运动解耦、结构对称、运动副简单、工作空间大的空间纯移动并联机器人机构,通过拓扑结构特性分析证明机构具有空间三维移动的运动特性,并建立运动学方程模型,... 以空间三平移并联机构作为研究对象,根据方位特征集设计理论和方法,设计一种运动解耦、结构对称、运动副简单、工作空间大的空间纯移动并联机器人机构,通过拓扑结构特性分析证明机构具有空间三维移动的运动特性,并建立运动学方程模型,推导得到运动学正逆解以及雅克比矩阵;在此基础上分析机构奇异性、操作空间、灵巧度等性能指标,以工作空间最大化的实际需求作为数学优化模型,选择萤火虫算法进行优化设计,通过优化后的结构参数尺寸进行算例分析。结果表明:优化后的工作空间性能得到显著改善,工作空间体积较优化前增加12%,优化后的参数为机构的应用设计和控制提供参考。 展开更多

关键词 三平移并联机构 方位特征集 运动解耦性 工作空间 萤火虫算法 参数优化

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1T2R和2T1R两运动模式的并联机构的综合与分析 被引量：2

4

作者 陆彩满 刘艳梨 +1 位作者 古亮 吴洪涛 《机床与液压》 北大核心 2021年第17期38-48,共11页

基于方位特征集理论,确定1T2R和2T1R两运动模式串联支链的最小范围的方位特征集,综合得到许多两运动模式的新支链结构;依据最大线性向量的相关性,确定1T2R和2T1R两运动模式并联机构的组合方案;并分析优选的两运动模式的并联机构不同运... 基于方位特征集理论,确定1T2R和2T1R两运动模式串联支链的最小范围的方位特征集,综合得到许多两运动模式的新支链结构;依据最大线性向量的相关性,确定1T2R和2T1R两运动模式并联机构的组合方案;并分析优选的两运动模式的并联机构不同运动模式下的运动特征。研究结果表明:综合得到的并联机构只要在锁住分岔支链其中一个转动副的条件下驱动,则机构通过分叉点能够实现1T2R与2T1R运动模式的切换。 展开更多

关键词 并联机构 两运动模式支链 运动模式切换 分叉点

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新型硬质合金数控刀具材料的铸造工艺研究 被引量：4

5

作者 陈子银 杨海峰 黄美英 《热加工工艺》 北大核心 2020年第13期73-76,共4页

采用不同工艺参数进行了YG20-SrTa新型硬质合金数控刀具材料的离心铸造试验,并进行了300℃×96 h高温氧化和300℃高温磨损试验。结果表明,随浇注温度从1500℃增至1600℃或旋转速度从200 r/min增至600 r/min,合金材料的高温氧化性能... 采用不同工艺参数进行了YG20-SrTa新型硬质合金数控刀具材料的离心铸造试验,并进行了300℃×96 h高温氧化和300℃高温磨损试验。结果表明,随浇注温度从1500℃增至1600℃或旋转速度从200 r/min增至600 r/min,合金材料的高温氧化性能及其磨损性能都先提高后下降。与浇注温度1500℃相比,合金材料在1550℃进行浇注浇注时高温氧化单位面积质量增重减小28.97%,高温磨损体积减小45.76%。与200 r/min旋转速度相比,旋转速度400r/min时合金材料高温氧化单位面积质量增重减小25.12%,高温磨损体积减小37.25%。YG20-SrTa新型硬质合金数控刀具材料离心铸造时浇注温度优选1550℃、旋转速度优选400 r/min。 展开更多

关键词 YG20-SrTa新型硬质合金 数控刀具材料 铸造工艺 离心铸造

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低耦合度2PaUU-PPaP并联机构的运动学分析与多目标优化 被引量：2

6

作者 张发海 李丽红 朱磊 《包装工程》 CAS 北大核心 2023年第13期217-226,共10页

目的针对三平移并联机构结构复杂、耦合度高而引起的运动学分析、动力学分析、误差分析等十分烦琐的问题,提出一种低耦合度三平移空间并联机构。方法分析得到机构的自由度、耦合度、方位特征集等拓扑参数,建立运动学位置方程推导正、逆... 目的针对三平移并联机构结构复杂、耦合度高而引起的运动学分析、动力学分析、误差分析等十分烦琐的问题,提出一种低耦合度三平移空间并联机构。方法分析得到机构的自由度、耦合度、方位特征集等拓扑参数,建立运动学位置方程推导正、逆解的解析式并对其进行算例验证。根据计算雅可比矩阵推导出位置正解奇异、位置逆解奇异存在条件。进一步研究机构的操作空间,并得到操作空间三维形状图。此外,建立以运动灵巧度与操作空间体积为目标的数学模型,给定目标函数表达式,选择NSGA–Ⅱ算法完成具有Pareto解的多目标参数优化。结果分析表明,搜索得到工作空间外部边界光滑,呈半球形状结构,内部不连续分布的特点。结论在较为均衡平缓的区域选择参数的设计,能够同时兼顾体积和全局灵巧度的较佳值,以期为该类型机构在分拣、包装等应用领域提供参考。 展开更多

关键词 耦合度 并联机构奇异性 工作空间 灵巧度 多目标优化

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3D格子气自动机算法的空间并联机构工作空间搜索算法的研究

7

作者 陆彩满 刘艳梨 +1 位作者 古亮 吴洪涛 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第11期289-295,共7页

针对并联机构工作空间数值搜索法中冗余问题,结合均匀3D格子气自动机原理中并行计算的特点,提出一种高效且动态的3D格子气自动机的工作空间搜索法。详细阐述了此方法的整个动态演化搜索原理以及算法流程。分别以空间4PPaR并联机构和4PRP... 针对并联机构工作空间数值搜索法中冗余问题,结合均匀3D格子气自动机原理中并行计算的特点,提出一种高效且动态的3D格子气自动机的工作空间搜索法。详细阐述了此方法的整个动态演化搜索原理以及算法流程。分别以空间4PPaR并联机构和4PRPaRR为例,根据运动学逆解建立工作空间求解的约束模型,实现4PPaR空间并联机构的可达工作空间、4PRPaRR并联机构定姿态工作空间的3D空间的搜索,验证了该搜索法的可行性和并行搜索能力,讨论了提高该算法搜索能力的影响因素,结果表明:此方法搜索过程动态直观,搜索结果边界轮廓准确清晰,可作为一种新型的并联机构工作空间动态搜索方法,并且具有较强的可扩展特性,同时提高粒子数量、适宜的粒子运动速度、以及粒子集中分布和靠近工作空间都可以提高该算法搜索能力。 展开更多

关键词 并联机构 工作空间 3D格子气自动机 并行计算

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气电联合的六维微重力模拟平台自抗扰控制研究

8

作者 王灵禺 吴洪涛 +2 位作者 张学祥 刘艳梨 杨小龙 《航空制造技术》 2018年第4期65-72,共8页

硬件在环仿真是航天设备进行地面模拟试验所需的关键技术之一,其中硬件系统需要较高的承载能力以及高频响、高精度的控制性能。提出一种六维微重力模拟平台气电联合控制的方法,6条支腿均由气缸和电动缸并联构成,气缸提供硬件平台80%~90... 硬件在环仿真是航天设备进行地面模拟试验所需的关键技术之一,其中硬件系统需要较高的承载能力以及高频响、高精度的控制性能。提出一种六维微重力模拟平台气电联合控制的方法,6条支腿均由气缸和电动缸并联构成,气缸提供硬件平台80%~90%的负载,电动缸保证控制系统的精度和响应速度。其中气动压力控制系统是非线性很强的时变系统,采用积分型线性自抗扰控制器对其进行控制,相比于PID算法精度更高、响应速度更快,并且具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 气电联合控制 微重力模拟 斯图尔特平台 气动压力控制 自抗扰控制

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飞机用钛基非晶复合材料的制备及其摩擦磨损性能研究 被引量：1

9

作者 王东斌 王冬萍 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2017年第24期155-157,161,共4页

采用真空电弧熔炼法制备了Ti40Ni40Cu20钛基非晶复合材料,并研究其在不同载荷条件下的摩擦磨损性能。研究结果表明:非晶复合材料形成了3个宽泛的XRD漫散衍射峰及对应尖锐衍射峰,结晶相是BCC结构的β钛固溶体,其显微硬度为628 HV。试样... 采用真空电弧熔炼法制备了Ti40Ni40Cu20钛基非晶复合材料,并研究其在不同载荷条件下的摩擦磨损性能。研究结果表明:非晶复合材料形成了3个宽泛的XRD漫散衍射峰及对应尖锐衍射峰,结晶相是BCC结构的β钛固溶体,其显微硬度为628 HV。试样在高载荷条件下具有比低载荷明显更小的摩擦系数,随载荷增加摩擦系数出现随测试时间延长先降后趋于稳定的变化。复合材料试样的磨损率表现为先随载荷增大而下降,之后又重新增大的变化趋势。当载荷达到10 N时间,磨损率达到2.68×10^(-4)mm^3(N·m)的最小值,此时,试样表面磨痕出现了较多的深沟槽,并且磨屑数量也显著增加。 展开更多

关键词 钛基非晶复合材料 制备 摩擦磨损 测试

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具有符号式位置正解的2T1R并联机构的运动学分析与尺度综合

10

作者 陈亚 彭红梅 +1 位作者 刘艳梨 吴洪涛 《机床与液压》 北大核心 2022年第17期43-49,共7页

基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构,分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程,计算出正... 基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构,分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程,计算出正运动学和逆运动学的位置解析式,通过一组算例验证计算结果可靠性。研究机构的奇异性并给出正解奇异和逆解奇异的产生条件。分析机构的工作空间,以给定的工作空间作为约束条件,建立实际工作空间最小化的优化目标,选择天牛群优化算法优化得到满足给定的工作空间且使实际工作空间最小的设计结构参数最优解。结果表明:机构具有符号式的位置正解,且工作空间形状规则,呈对称分布、边界光滑。 展开更多

关键词 并联机构 方位特征集 两平移一转动 奇异性 工作空间 尺度综合

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低耦合度PRPaR-2CPR并联机器人机构设计与运动学分析

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作者 夏蓉花 刘艳梨 《机床与液压》 北大核心 2023年第21期56-64,共9页

提出一种支链含平行四边形结构的新型PRPaR-2CPR并联机器人机构,机构由1条PRPaR支链和2条CPR支链构成,具有结构简单、耦合度低、刚度高特点。基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法,对自由度和运动性质进行分析计算,利用... 提出一种支链含平行四边形结构的新型PRPaR-2CPR并联机器人机构,机构由1条PRPaR支链和2条CPR支链构成,具有结构简单、耦合度低、刚度高特点。基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法,对自由度和运动性质进行分析计算,利用杆长约束条件建立运动学方程,计算得到逆解表达式,同时得到正解数值解。另外,根据雅克比矩阵分析出奇位性存在条件,通过位置逆解表达式,运用极限边界搜索法分别得到工作空间和运动灵巧度性能图谱,绘制相应性能图谱加以分析,期望在有限的操作空间范围内获得更好的运动灵活性性能。以任务工作空间内的全局灵巧度作为优化目标,选择遗传优化算法进行结构参数的优化设计。优化后的任务工作空间内灵巧度性能得到极大的改善,使此并联机构运动性能得到改善。 展开更多

关键词 并联机构 耦合度 工作空间 灵巧度 遗传优化算法

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