对称三自由度并联机器人拓扑结构型综合与分类

以单开链支路为单元,揭示了对称少自由度并联机器人组成的规律,提出了输出运动为3自由度并联机器人的型综合方法.型综合共得到5种对称的三维平移3自由度的并联机器人和6种对称的三维转动3自由度的并联机器人.     

并联机器人智能控制的实现及发展

本文对并联机器人智能控制项目的实现和应用过程进行简要分析,并着重阐释了并联机器人中智能控制项目的仿真发展,旨在为相关研究人员提供有价值的技术参考建议。     

基于蒙特卡罗方法的区域规划河网水流计算

从非恒定流能量方程出发,建立随机游动模型,用蒙特卡罗方法数值模拟区域规划中的河网水流运动。蒙特卡罗方法与常用的求解一维圣维南方程组的方法相比,计算结果基本一致,二者水位相对误差不到1%。实际计算中,蒙特卡罗方法较目前常用方法灵活,对节点编号无要求,可方便地加支或减支,计算程序也很简单,但对整个河网进行计算时速度要慢一些。     

基于Matlab和单片机的并联机器人控制系统

提出了一种并联机器人的驱动控制方案。利用Matlab将运动轨迹离散化并进行位姿反解,处理生成相应的机器人运动输入数据,并将数据发送至单片机执行,驱动步进电动机完成机器人的控制。该系统成本低,柔性较好,同时可以获得较高的运动精度。     

三平移并联机器人机构的精度分析

针对一种具有相似平台的3-TPT型三平移并联机器人,根据该机器人的位置反解方程,利用全微分理论建立了该机器人精度分析的数学模型;通过计算机仿真研究了机器人的驱动杆杆长误差、结构尺寸变化和位姿变化对机器人精度的影响,为该机器人机构的实际误差补偿与控制提供了理论依据。     

6—PSS柔性并联机器人动力学分析与仿真

为了提高风洞试验的安全性,对风洞试验用6-PSS并联机构进行柔性动力学分析。首先,对机构进行运动学分析,得到机构的运动学逆解,利用一阶影响系数法,推导出机构雅可比矩阵。其次,在拉格朗日方程基础上,采用一种合理简化模型动力学建模方法,给出机构动力学方程。提出一种简单实用的柔性动力学建模方法,运用ADAMS软件建立机构的柔性动力学模型,进行并联机构的柔性动力学仿真。对比刚体动力学和柔性动力学曲线,验证了柔性动力学仿真的正确性。最后,分析柔性动力学中驱动力和柔性变形等数据曲线,总结出并联机构柔性状态下动力学特征。     

空间刚柔耦合并联机器人动力学求解策略

针对空间刚柔耦合并联机器人在动力学方程求解过程中存在的违约问题,提出了一种基于瞬态刚体校正法的非线性动力学模型求解方法。利用自然坐标法和绝对节点坐标法构建该3-RRRU并联机器人的正动力学模型与逆动力学模型,考虑各支链柔性空间梁单元的剪切效应,并可描述其大范围非线性弹性变形。基于自然坐标法和刚性机构的运动学模型,分别提出2种动力学模型的瞬态刚体校正法,同时从系统能量等角度总结出获取该动力学系统稳定因果解的求解策略。仿真结果表明,动力学方程的求解精度为10-6,约束方程的相容误差为10-8,满足工程应用的要求,且有效地改善了动力学系统的综合收敛性能。通过圆形轨迹跟踪实验可知,与理想刚性模型的控制方法相比,基于逆动力学稳定因果解构建控制方法最大跟踪误差降低了0.372 mm,圆度误差降低了1.46 mm;各柔性杆上特征点处主应变测量值与理论计算值均处同一数量级,且具有相同的变化趋势,从而验证了该方法的有效性。     

面向狭长空间的三自由度并联机器人设计与建模

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。     

Tripod并联机器人运动学分析与样机实验

对Tripod并联机器人进行了运动学分析,计算了机构自由度,采用矢量代数法和数值法求出了运动学位置逆解和位置正解。利用Jacobian矩阵的条件数对其进行了运动性能评价,分析了其可达工作空间。计算结果表明该机构具有优越的各向同性性能和广阔的可达工作空间。通过ADAMS和Matlab运动学仿真软件对正解和逆解分别进行了验证。仿真实验结果证明了所建模型的正确性。并对Tripod并联机器人样机进行了精确定位实验、直线插补实验和圆弧插补实验,实验证明机构所建数学模型的正确性。     

并联机器人中柔顺关节代替传统关节可行性分析

在3-RRR平面并联机器人中,驱动杆和连杆之间的传统关节被柔顺关节代替,形成含有柔顺关节的并联机器人。基于含有柔顺关节的并联机器人动力学模型和传统关节并联机器人动力学模型,从理论上求解并对比了在并联机器人中加入柔顺关节前后动平台的轨迹、驱动力矩以及驱动杆的转角变化,同时通过实验对比了两者的动平台轨迹,验证了大范围宏观运动的3-RRR并联机器人中柔顺关节代替传统关节的可行性,为柔顺关节并联机器人的进一步研究打下了基础。     

机器人工作空间求解的蒙特卡洛法改进

对机器人工作空间求解的蒙特卡洛法的基本原理、算法流程、适用范围等进行了研究,分析了蒙特卡洛法中随机点分布的不均匀性以及内部随机点和边界随机点的不同作用,并总结了立体工作空间随机点分层处理时引起的误差情况.针对传统算法边界处随机点分布不理想的问题,强调边界点的重要性,根据关节空间到工作空间映射的连续性,在先期搜索到的边界点的小邻域内重新生成随机点,从而有效改善了边界处随机点的分布状况,提高了边界点的精确度.针对立体工作空间随机点分层处理带来的误差,采用二次分层的方法,通过减小统计层厚度提高边界点的统计精度.大量的试验证明了算法的有效性.     

蒙特卡洛仿真法在尺寸及公差设计中的应用

通过对机械工程设计中所采用的几种尺寸及公差设计方法的对比分析,提出了应用蒙特卡洛仿真法进行尺寸及公差设计的新方法。探讨了采用该方法进行计算机模拟,解决三维尺寸及公差设计问题的实现方法。在尺寸及公差设计中,该方法简单、易行,而且可以获得高的计算精度。以机械零部件为例,详细说明了应用该方法进行三维尺寸及公差分析的过程,从而证明了该方法的有效性和实用性。     

应用蒙特卡罗法分析供水管网

首次将蒙特卡罗法应用于供水管网分析,建立了相应的随机游动模型,并对管网中常见元件水塔（池）、供水泵、普通阀门、减压阀、逆止阀、增压泵给出了具体的计算处理方法。实例计算表明,采用蒙特卡罗法计算简便、灵活,所需计算机内存少,便于对多水源的复杂管网进行水力计算。     

基于Monte Carlo抽样的响应面法零件结构可靠性分析

通过综合分析Monte Carlo法和响应面法的特点,运用ANSYS建立零部件的结构参数化可靠性模型,选择了经过简单Monte Carlo抽样的样本点作为响应面的拟合样本点,拟合出零件结构可靠性的响应面。最后以此响应面替代有限元模型进行大量Monte Carlo抽样得到零件可靠度,达到了更方便高效的对零件进行可靠性分析的目的。文中最后以汽车转向直拉杆作为分析实例,为现代机械零件可靠性分析提供了一种高效途径。     

用蒙特卡罗方法计算泵站前池泥沙淤积

为获得较好的流态,泵站前池中常设有整流底坎、导流墩、隔墩,泵站前池内的水流泥沙运动是一种复杂的三维运动。用标准稳态k-ε双方程二阶紊流封闭模型模拟泵站前池三维流场,在全面分析紊流场中泥沙颗粒受力的基础上,建立模拟泥沙颗粒运动的随机游动模型,并用蒙特卡罗直接模拟方法,计算泵站前池的泥沙淤积。实例计算表明,方法能够得到较为合理的泥沙淤积分布形态,且计算直观、简便、灵活。     

蒙特卡罗法模拟射流泵内部流场的

主要介绍了如何建立二维抛物型齐次偏微分方程的一般形式的随机模型，用蒙特卡罗法对此射流泵的内部流动进行了数值计算，并和前人对射流泵的实验结果进行了比较，从计算的结果来看与实测值是基本吻合的，从而在用其它计算方法模拟的基础上，增加了一个崭新的方法来模拟射流泵的内部流场。     

乏信息材料布氏硬度测量不确定度蒙特卡罗评定

应用蒙转卡罗方法实现小样本材料布氏硬度测量不确定度的评定.依据测量误差源标定数据或布氏硬度测量结果两种数据处理途径,分析已知数据的概率分布特性,通过产生大样本量的随机数进行仿真,拓宽数据样本空间,进而分别依据不确定度合成和贝塞尔公式计算出乏信息材料布氏硬度测量不确定度.通过具体的测量实例验证了本方法的可行性.     

空间转动3-SPS-1-S型并联机构奇异位形研究

奇异性是机构的固有性质,奇异位形分析对并联机构的轨迹规划和控制具有重要的意义.研究一种空间转动三自由度3-S(P)S-1-S型并联机构的奇异位形,构建了该并联机构的运动学模型,建立了机构位置逆解与速度映射解析方程,并求出了机构Jacobian矩阵;提出该机构奇异位形的判别准则,并引入了可操纵度这一运动性能评价指标进行奇异性分析.分析结果表明,该机构在指定任务空间具有良好的可操纵性与运动性能,但在工作空间内具有发生位形奇异的可能,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.     

6-CPS正交并联机器入位置正解分析

根据并联机器人机构结构综合理论,提出了一种6-DOF 6-CPS正交并联机器人机构,并对位置正解进行分析.以机构6条驱动腿的长度为约束条件,建立约束方程,得到了求位置正解的非线性方程组.应用产生或强化混沌系统的反馈混沌化方法--Chen-Lai算法,对离散时间系统施加反馈控制,可得到预期Lyapunov指数和良好遍历性的混沌系统.应用基于反馈混沌化的Newton迭代算法(CBNIA)求解6-CPS正交并联机器人机构正位置分析中的非线性方程组.数值验证表明,CBNIA能够快速求出全部位置正解,且正反解结果十分吻合.     

新型4自由度并联机构的运动学建模与分析

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。