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并联机器人奇异位形研究 被引量:32
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作者 赵新华 彭商贤 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期35-37,共3页
介绍一种并联机器人奇异位形分析计算的新方法。该方法以动平台瞬时运动为基础,建立奇异位形条件,从而获得简化的奇异位形判别方程式,以6自由度三角平台并联机器人和三支链并联机器人为例对这一问题进行研究。
关键词 并联机器人 奇异 瞬时运动 奇异
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4-UPU并联机器人机构及其运动学 被引量:34
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作者 赵铁石 陈江 +1 位作者 王家春 黄真 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第22期2034-2038,共5页
提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构模型———空间4-UPU并联机器人机构模型。采用螺旋理论分析了4-UPU并联机器人机构实现空间三移一转运动的机构学原理,计算了其自由度,讨论了输入的合理性;给出了其位置反解的方法,导出... 提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构模型———空间4-UPU并联机器人机构模型。采用螺旋理论分析了4-UPU并联机器人机构实现空间三移一转运动的机构学原理,计算了其自由度,讨论了输入的合理性;给出了其位置反解的方法,导出了位置正解的封闭方程,进行了数值验证,并分析了该机构的工作空间和奇异位形。该机构是一种过约束机构,具有结构对称且相对简单、刚度大等优点,可用于开发新型工作台、并联机床、四维力传感器以及微操作机器人等。 展开更多
关键词 并联机构 运动学 奇异 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
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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 工作空间
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并联机构运动学与奇异性研究进展 被引量:36
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作者 艾青林 祖顺江 胥芳 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1345-1359,共15页
为了发展更多新型结构的并联机器人,克服传统并联机器人工作空间较小、奇异性与运动学正解分析复杂的缺点,针对并联机构运动支链结构形式,将并联机构分为杆支撑并联机构、绳牵引并联机构和钢带并联机构,并介绍了这3种并联机构的运动学原... 为了发展更多新型结构的并联机器人,克服传统并联机器人工作空间较小、奇异性与运动学正解分析复杂的缺点,针对并联机构运动支链结构形式,将并联机构分为杆支撑并联机构、绳牵引并联机构和钢带并联机构,并介绍了这3种并联机构的运动学原理.针对这3种并联机器人机构形式,从运动位置、工作空间、奇异位形3方面,对国内外并联机器人运动学与奇异性的研究现状进行详细的阐述.分析钢带并联机器人结构与驱动方式的特殊性,对钢带并联机器人在运动过程中由于钢带承载力有限导致失稳所带来的问题进行探讨.结果表明,并联机器人运动学与奇异性的理论研究方法还不成熟,需要从结构设计和理论2方面进行突破才能解决并联机器人发展的瓶颈问题,从而拓宽并联机器人的应用领域. 展开更多
关键词 并联机器人 运动学 置分析 工作空间 奇异
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并联机器人运动性能的研究现状及发展趋势 被引量:34
5
作者 叶鹏达 尤晶晶 +3 位作者 仇鑫 王林康 李成刚 茹煜 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期363-377,共15页
随着并联机器人技术的发展,其运动性能的提升成为了发展需求,指出了研究工作空间和奇异位形的必要性。以研究方法为主线,详细阐述了工作空间和奇异位形的国内外研究现状及特点,进一步提炼出个体的创新思想和面临的共同难题。通过深入分... 随着并联机器人技术的发展,其运动性能的提升成为了发展需求,指出了研究工作空间和奇异位形的必要性。以研究方法为主线,详细阐述了工作空间和奇异位形的国内外研究现状及特点,进一步提炼出个体的创新思想和面临的共同难题。通过深入分析研究方法的原理,找到了解决共同难题的突破口,同时剖析了研究中的尚存难题。结合未来的发展趋势,从结构综合和理论创新两个方面进行突破,能够为并联机器人的发展提供强劲动力。得出的结论和展望给从事这一领域的研究者们提供了参考。 展开更多
关键词 并联机器人 工作空间 奇异 有限离散法 代数法
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并联机构中奇异位形的分类与判定 被引量:17
6
作者 沈辉 吴学忠 +1 位作者 刘冠峰 李泽湘 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期26-31,共6页
基于拓扑学和微分几何等数学工具研究并联机构位形空间的拓扑几何性质,并据此对并联机构中存在的奇异位形进行分类,揭示了各种奇异位形的不同物理意义,同时给出了不同奇异位形的计算方法。该方法适用于一般并联机构的奇异位形计算。最... 基于拓扑学和微分几何等数学工具研究并联机构位形空间的拓扑几何性质,并据此对并联机构中存在的奇异位形进行分类,揭示了各种奇异位形的不同物理意义,同时给出了不同奇异位形的计算方法。该方法适用于一般并联机构的奇异位形计算。最后对几种典型并联机构的奇异性进行了分析。 展开更多
关键词 并联机构 奇异 空间 微分几何 拓扑学
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冗余驱动消除并联机构奇异研究 被引量:22
7
作者 白志富 韩先国 陈五一 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期733-736,共4页
对空间并联机构的奇异性和冗余驱动消除机构奇异进行了研究。以Park关于奇异的分类为基础,明确指出了冗余驱动能够消除机构驱动奇异的原因,给出了冗余驱动个数与奇异空间降维关系的比较严格的数学推导过程。还对一种3自由度冗余并联机... 对空间并联机构的奇异性和冗余驱动消除机构奇异进行了研究。以Park关于奇异的分类为基础,明确指出了冗余驱动能够消除机构驱动奇异的原因,给出了冗余驱动个数与奇异空间降维关系的比较严格的数学推导过程。还对一种3自由度冗余并联机构的奇异性进行了分析,指出了其奇异空间的形状,并对冗余驱动消除奇异的效果进行了研究。其结果证实了冗余驱动与奇异降维之间的关系,对于进一步提高并联机构的性能提供了参考。 展开更多
关键词 并联机构 冗余驱动 奇异
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基于矢量积法的六自由度工业机器人雅可比矩阵求解及奇异位形的分析 被引量:28
8
作者 张鹏程 张铁 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第8期152-154,共3页
论述六自由度工业机器人奇异位置奇异和姿态奇异的问题。由于雅克比矩阵反映操作臂笛卡尔空间速度与关节空间速度之间的映射关系,因此,利用矢量积法求得雅克比矩阵,并将其分块,得雅克比行列式为零时对应的关于关节角表达式,利用关节角... 论述六自由度工业机器人奇异位置奇异和姿态奇异的问题。由于雅克比矩阵反映操作臂笛卡尔空间速度与关节空间速度之间的映射关系,因此,利用矢量积法求得雅克比矩阵,并将其分块,得雅克比行列式为零时对应的关于关节角表达式,利用关节角表达式得其臂部内部奇异和腕部内部奇异,由关节角的极限范围得边界奇异。最后仿真得出奇异位姿所对应的关节转角及其关系式,为示教、轨迹规划及其动力学分析提供了可靠的依据。 展开更多
关键词 六自由度工业机器人 矢量积法 雅克比矩阵 奇异
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4-SPS/PPU型并联机构工作空间与尺度分析 被引量:26
9
作者 季晔 刘宏昭 原大宁 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期322-328,共7页
以4-SPS并联机构为研究对象,采用加约束从动支链的构型演变方法得到一类2T2R(两个移动和两个转动)4自由度并联机构。根据速度Jacobian矩阵分析了机构的奇异位形,建立了4-SP xyz S/P x P z U xz并联机构的工作空间求解的约束条件,得到了... 以4-SPS并联机构为研究对象,采用加约束从动支链的构型演变方法得到一类2T2R(两个移动和两个转动)4自由度并联机构。根据速度Jacobian矩阵分析了机构的奇异位形,建立了4-SP xyz S/P x P z U xz并联机构的工作空间求解的约束条件,得到了机构的位置和姿态工作空间,并提出利用'点集'近似计算位置工作空间大小的方法。引入敏感度概念,利用数值法解得了位置工作空间大小和姿态工作空间范围与机构尺度参数之间的关系,为机构尺度参数的选取提供了依据。 展开更多
关键词 并联机构 构型演变 奇异 工作空间 尺度分析
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3-RPS并联机器人机构位置正解的杆长逼近法 被引量:17
10
作者 李树军 王阴 王晓光 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期205-207,共3页
根据机构运动的同一性条件 ,给出一种求解 3 RPS并联机构位置的杆长逼近法 ,该算法的主要特点是通过逐步自动修正迭代初值 ,缩小搜索区间和步长 ,提高逼近精度 ,将二维搜索的杆长逼近化为一维搜索的杆长逼近·因此只要在分支的有... 根据机构运动的同一性条件 ,给出一种求解 3 RPS并联机构位置的杆长逼近法 ,该算法的主要特点是通过逐步自动修正迭代初值 ,缩小搜索区间和步长 ,提高逼近精度 ,将二维搜索的杆长逼近化为一维搜索的杆长逼近·因此只要在分支的有效活动区域内任选初值 ,即可保证其收敛性并且不受机构奇异位形的影响 ,大大简化了搜索逼近过程并提高了迭代效率·给出了求解过程和逼近步骤及求解实例 ,其逼近精度达 1 0 -5· 展开更多
关键词 并联机器人 并联机构 置正解 杆长逼近 自修正 迭代初值 奇异
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基于动力学与控制统一模型的蛇形机器人速度跟踪控制方法研究 被引量:23
11
作者 郭宪 马书根 +2 位作者 李斌 王明辉 王越超 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期1847-1856,共10页
对带有被动轮的蛇形机器人进行速度跟踪控制时,利用传统的动力学建模方法得到的动力学方程复杂且不利于控制器的设计.本文基于微分几何的方法将带有被动轮的蛇形机器人动力学投影到速度分布空间中,得到了动力学与控制统一模型,更有利于... 对带有被动轮的蛇形机器人进行速度跟踪控制时,利用传统的动力学建模方法得到的动力学方程复杂且不利于控制器的设计.本文基于微分几何的方法将带有被动轮的蛇形机器人动力学投影到速度分布空间中,得到了动力学与控制统一模型,更有利于速度跟踪控制器的设计.考虑到蛇形机器人在进行速度跟踪时容易出现奇异位形,提出增加头部扰动速度的方法.基于头部扰动速度和统一模型,提出避免奇异位形的速度跟踪控制方法,最后通过逆向动力学得到控制力矩.文中对速度跟踪控制进行了数值仿真和实验验证.仿真和实验结果表明,提出的速度跟踪控制方法能够跟踪想要方向的速度,并且在跟踪过程中可以有效地避免奇异位形. 展开更多
关键词 机器人 速度跟踪 动力学 奇异 微分几何
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4-UPS/UPR并联机构动力学分析 被引量:21
12
作者 耿明超 赵铁石 +2 位作者 王唱 刘晓 苑飞虎 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期299-306,共8页
基于车辆在行驶过程中的运动特性,提出了一种耦合型4-UPS/UPR并联机构作为车辆运动模拟台。应用螺旋理论分析了中间约束分支对上平台的约束作用,并基于Grassmenn线几何分析了机构的铰链点布置对机构奇异的影响。利用旋转矩阵的运动算子... 基于车辆在行驶过程中的运动特性,提出了一种耦合型4-UPS/UPR并联机构作为车辆运动模拟台。应用螺旋理论分析了中间约束分支对上平台的约束作用,并基于Grassmenn线几何分析了机构的铰链点布置对机构奇异的影响。利用旋转矩阵的运动算子功能对机构的耦合运动特性进行了分析。基于旋量速度、加速度,建立了机构运动学模型,并利用刚体的牛顿-欧拉公式建立了机构(包括各个分支)详尽的动力学模型,并给出了相应的数值算例进行验证。 展开更多
关键词 并联机构 旋量 动力学 奇异
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一种新的PUMA类型机器人奇异回避算法 被引量:19
13
作者 徐文福 梁斌 +2 位作者 刘宇 李成 强文义 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期670-675,共6页
传统的奇异回避方法运算量大,本文提出了一种新的PUMA类型机器人奇异回避方法—奇异分离加阻尼倒数法.首先,分析产生奇异的条件,将导致Jacobian奇异的参数分离出来,然后用阻尼倒数代替其普通倒数,以回避运动学奇异的影响.该方法无需对Ja... 传统的奇异回避方法运算量大,本文提出了一种新的PUMA类型机器人奇异回避方法—奇异分离加阻尼倒数法.首先,分析产生奇异的条件,将导致Jacobian奇异的参数分离出来,然后用阻尼倒数代替其普通倒数,以回避运动学奇异的影响.该方法无需对Jacobian进行SVD分解,也无需估计其最小奇异值,因而运算量小,实时性好,仅牺牲末端部分方向的精度,适合于预定轨迹和实时轨迹的跟踪.仿真和实验结果证明了算法的有效性. 展开更多
关键词 奇异回避 奇异 奇异分离 路径规划
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新型并联机器人的奇异位形分析 被引量:16
14
作者 高征 高峰 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期133-138,共6页
奇异是并联机器人的固有性质,对机器人的工作性能有着种种影响,因此对于确定的机构,找出它的所有奇异位形具有重要的意义。从运动学角度分析,奇异位形有三类形式,每种形式都具有不同的物理意义。基于以上原因,研究一种新型6自由度3支链... 奇异是并联机器人的固有性质,对机器人的工作性能有着种种影响,因此对于确定的机构,找出它的所有奇异位形具有重要的意义。从运动学角度分析,奇异位形有三类形式,每种形式都具有不同的物理意义。基于以上原因,研究一种新型6自由度3支链并联机器人3-UrPS的奇异位形,其中Ur为复合胡克铰,即2自由度球面并联机构,P为移动副,S为球副。根据机构自身的几何特点,非常方便地得出反解的唯一解析形式。对机构的反解方程进行求导,得出有规律的速度雅可比矩阵,然后通过求解雅可比矩阵的行列式,使奇异位形的解析形式很容易得出。讨论该并联机器人的第1类和第2类奇异位形,并得出3种特殊位置的奇异位形。奇异位形的分析对该并联机器人的轨迹规划和控制具有重要的意义。 展开更多
关键词 奇异 并联机器人 反解 雅可比矩阵
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少自由度并联机构研究综述 被引量:17
15
作者 石晓宇 《煤矿机械》 北大核心 2011年第10期13-14,共2页
少自由度并联机构相对于6自由度并联机构来说,有着更实用的优点,成为专家学者研究的热点问题。总结了以往对少自由度并联机构的研究成果,对部分问题的研究方法进行分析和比较,并对并联机构的研究发展方向进行了展望。
关键词 少自由度并联机构 运动学分析 工作空间 奇异
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新型2-TPR/2-TPS空间4自由度并联机构 被引量:17
16
作者 伞红军 钟诗胜 王知行 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期298-303,共6页
提出一种新型2-TPR/2-TPS空间4自由度并联机构。机构的运动平台通过两个相邻的TPR分支运动链和两个相邻的TPS分支运动链与固定平台相联接。每个TPR分支由一个胡克铰T、一个移动副P和一个转动副R组成,一端通过胡克铰T与固定平台相联,另... 提出一种新型2-TPR/2-TPS空间4自由度并联机构。机构的运动平台通过两个相邻的TPR分支运动链和两个相邻的TPS分支运动链与固定平台相联接。每个TPR分支由一个胡克铰T、一个移动副P和一个转动副R组成,一端通过胡克铰T与固定平台相联,另一端通过转动副R与运动平台相联;每个TPS分支由一个胡克铰T、一个移动副P和一个球面副S组成,一端通过胡克铰T与固定平台相联,另一端通过球面副S与运动平台相联。运用约束螺旋理论,对机构的运动性质和奇异位形进行分析。机构运动平台具有沿两个TPR分支所在平面的二维移动自由度,和以两个TPR分支胡克铰二级转动副轴线所在平面内的任何直线作为转轴的二维转动自由度。选取4个分支运动链的移动副作为驱动副,发现了机构可能出现的四种奇异位形。 展开更多
关键词 并联机构 螺旋理论 4自由度 运动性质 奇异
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机器人奇异曲面及工作空间界限面分析的数字-符号法 被引量:14
17
作者 徐礼钜 范守文 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2000年第6期861-863,884,共4页
提出了一种求解运动副转角或移动有限制的机器人的工作空间界限曲面的方法 ,该方法将工作空间分析的问题转化为特定条件下的奇异位形分析问题 ,引入了数字 -符号处理技术 ,可根据位置分析的递推公式 ,由计算机自动推导出工作空间边界曲... 提出了一种求解运动副转角或移动有限制的机器人的工作空间界限曲面的方法 ,该方法将工作空间分析的问题转化为特定条件下的奇异位形分析问题 ,引入了数字 -符号处理技术 ,可根据位置分析的递推公式 ,由计算机自动推导出工作空间边界曲面及位置奇异曲面的曲面方程。由此描绘出了机器人工作空间边界曲面及位置奇异曲面的截面曲线图。 展开更多
关键词 机器人 工作空间 奇异 数学-符号法
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并联机床的工作空间及其近似表示方法 被引量:11
18
作者 赵晓明 张蕾 +1 位作者 王革 涉川哲郎 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期1007-1016,共10页
以并联机床的自己干涉、奇异位形以及工作空间的解析方法和表示方法为对象,讨论了自己干涉和奇异位形的检查判断方法,并给出了明确的计算公式;提出了并联机床工作空间的解析方法,开发了工作空间的解析软件,并通过与实验结果的比较,验证... 以并联机床的自己干涉、奇异位形以及工作空间的解析方法和表示方法为对象,讨论了自己干涉和奇异位形的检查判断方法,并给出了明确的计算公式;提出了并联机床工作空间的解析方法,开发了工作空间的解析软件,并通过与实验结果的比较,验证了所提方法是正确的;在此基础上,指出了工作空间的正方形表示法的不足,提出了空间圆概念和表达式,最大限度地表示了实际工作空间,缩短了干涉检查的计算时间. 展开更多
关键词 并联机床 工作空间 自己干涉 奇异 空间圆
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并联机构的奇异与冗余 被引量:3
19
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 冗余 机器人
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2-DOF冗余平面并联机构的奇异位形与冗余性研究 被引量:6
20
作者 吴宇列 吴学忠 李圣怡 《机械设计与研究》 CSCD 2002年第2期23-24,共2页
首先介绍一种 2 DOF冗余平面并联机构的奇异位形 ,然后分析了奇异位形对机构精度、刚度的影响 ,定义了一种机构性能的度量指标 。
关键词 并联机构 奇异 冗余 精度 刚度 机器人
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