3-RRR球面并联机构优化设计研究 被引量：7

1

作者 杨健 周鑫 +1 位作者 柳伟兵 赵宏宇 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第7期119-122,共4页

为了进一步提高3-RRR纯转动球面并联机构的运动灵巧性和有效工作空间的范围,需对机构的结构参数进行优化。首先根据机构的几何特性建立对应的数学模型;进而本着机构工作空间和运动灵巧性最大的原则,提出一种以机构雅可比矩阵条件数为优... 为了进一步提高3-RRR纯转动球面并联机构的运动灵巧性和有效工作空间的范围,需对机构的结构参数进行优化。首先根据机构的几何特性建立对应的数学模型;进而本着机构工作空间和运动灵巧性最大的原则,提出一种以机构雅可比矩阵条件数为优化对象的遗传算法,对机构中各运动副的角度、电机输入角度及其他结构参数进行优化,与传统结构参数优化方法相比,有效的将3-RRR球面并联机构的雅克比矩阵条件数控制在1.000008,使该机构的运动灵活性获得较大提高;最后根据优化结果搭建物理样机,其末端输出平台的工作空间图像近乎一个完整的球面。优化后的3-RRR并联机构显示出更强的工程实用性,具有更好的应用前景。 展开更多

关键词 3-rrr并联机构 遗传算法 雅可比矩阵条件数 工作空间最大化

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基于SimMechanics的高速3-RRR并联机构动力学分析与控制 被引量：5

2

作者 叶芳林 胡俊峰 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第2期157-159,162,共4页

为了满足3-RRR并联机构在工业应用中高速操作,研究其在高速运动中的动力学行为和控制。采用SimMechanics建立3-RRR并联机构的动力学模型,基于该模型对其进行动力学分析。分析结果表明,速度越大,驱动力矩也越大;机构高速运行过程中驱动... 为了满足3-RRR并联机构在工业应用中高速操作,研究其在高速运动中的动力学行为和控制。采用SimMechanics建立3-RRR并联机构的动力学模型,基于该模型对其进行动力学分析。分析结果表明,速度越大,驱动力矩也越大;机构高速运行过程中驱动力矩变化大,且在某些时刻产生突变致使机构产生较大冲击。为了实现高速运动跟踪控制,利用PID控制的鲁棒性,设计PID控制器。仿真结果表明,动平台能较好地实现期望的轨迹,但在初始阶段,存在一定的跟踪误差。 展开更多

关键词 3-rrr并联机构 SIMMECHANICS PID控制 动力学模型

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3-RRR型并联机构运动学研究 被引量：1

3

作者 殷宝麟 姜国栋 +2 位作者 于峰 于影 梁艺 《佳木斯大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第5期703-706,709,共5页

针对3-RRR型并联机构的输入及输出构件间的位置关系展开研究.基于运动螺旋理论,分析了该机构的自由度性质,并确定了主动副的位置;建立了机构的逆运动学方程及正运动学方程,并对给定运动平台的位姿进行了数值计算,以验证所建立方程的正确... 针对3-RRR型并联机构的输入及输出构件间的位置关系展开研究.基于运动螺旋理论,分析了该机构的自由度性质,并确定了主动副的位置;建立了机构的逆运动学方程及正运动学方程,并对给定运动平台的位姿进行了数值计算,以验证所建立方程的正确性;研究了机构的运动解耦性以及运动平台的工作空间大小与连杆长度变化的关系;最后,对给定运动平台的运动方程下主动副的输出转角进行了数值仿真. 展开更多

关键词 3-rrr并联机构 自由度 运动学方程 工作空间

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球面3-RRR并联机构动力学建模与鲁棒-自适应迭代学习控制 被引量：16

4

作者 王跃灵 金振林 李研彪 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期68-73,共6页

采用Lagrange方法建立球面3-RRR并联机构基于动平台姿态参数的动力学模型。考虑在计算过程中采用线密度、厚度忽略等近似计算及工作过程中机构的磨损等微小变化造成的参数不确定性,进一步建立带参数不确定性的动力学模型。针对其在振动... 采用Lagrange方法建立球面3-RRR并联机构基于动平台姿态参数的动力学模型。考虑在计算过程中采用线密度、厚度忽略等近似计算及工作过程中机构的磨损等微小变化造成的参数不确定性,进一步建立带参数不确定性的动力学模型。针对其在振动测试中的重复性动作等特点及参数不确定性设计鲁棒-自适应迭代学习控制器,并对此控制器进行稳定性证明。该控制器利用自适应算法对未知定常数的强大学习能力来补偿系统动力学模型的参数不确定项;利用迭代学习算法对期望轨迹进行零误差重复跟踪。由于该控制器吸取了系统动力学模型的已知信息,避免了一般模型未知系统迭代控制时必须满足的Lipschitz约束条件。仿真结果表明,在此控制器的作用下球面3-RRR并联机构能够很好地重复跟踪期望轨迹。 展开更多

关键词 球面3-rrr并联机构 动力学 拉格朗日方法 迭代学习控制

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考虑干涉的平面3-RRR并联机构的最优化工作空间设计 被引量：5

5

作者 陶宗杰 安琦 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期239-244,共6页

根据干涉对平面机构工作空间的影响,利用避免干涉设计方法,以平面3-RRR型并联机构为研究对象,建立了一种具有最大化工作空间的新型平面3-RRR并联机构,并对该机构进行数学建模分析。在建立杆件的运动模型的基础上,得到了机构干涉产生的条... 根据干涉对平面机构工作空间的影响,利用避免干涉设计方法,以平面3-RRR型并联机构为研究对象,建立了一种具有最大化工作空间的新型平面3-RRR并联机构,并对该机构进行数学建模分析。在建立杆件的运动模型的基础上,得到了机构干涉产生的条件,通过数值计算方法,得到杆件形状系数α1和α2变化对平面并联机构空间范围的影响规律。数值模拟了该新型平面机构的工作空间范围曲面,计算绘制了空间干涉范围图形。此外,使用解析方法对该机构的奇异位形进行了分析。解决了最小化机构运动干涉的问题,对机构运动空间进行了最优化,该最优化设计方法也可以应用于其他平面机构。 展开更多

关键词 工作空间 平面3-rrr并联机构 干涉 优化方法

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平面3-■RR并联机构过约束分析及自调结构设计 被引量：4

6

作者 黄勇刚 黄茂林 +1 位作者 杜力 冉瑞利 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期303-306,共4页

分析了平面3-RRR三自由度并联机构中存在的过约束及其有害影响,详细讨论了在保证3-RRR并联机构平面运动特性的情况下无过约束自调结构的设计问题,得出了几种新的平面三自由度并联机构运动副配置方案,深入分析了2-RCS-RRR结构的自调特性。

关键词 过约束 平面3-rrr并联机构 自调结构 自调位移规律

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平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究 被引量：1

7

作者 刘胜 邱志成 张宪民 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期24-30,67,共8页

从平面3-RRR并联机构的位形和关节驱动两方面,研究了位形的奇异性和驱动电机的伺服增益对机器人自激振动现象的影响.首先建立了平面3-RRR并联机构的运动约束方程,求导得到速度约束方程和加速度约束方程,给出位置、速度、加速度的正、逆... 从平面3-RRR并联机构的位形和关节驱动两方面,研究了位形的奇异性和驱动电机的伺服增益对机器人自激振动现象的影响.首先建立了平面3-RRR并联机构的运动约束方程,求导得到速度约束方程和加速度约束方程,给出位置、速度、加速度的正、逆解,利用速度雅可比矩阵分析奇异特性;然后搭建了实验系统,分析驱动电机的控制原理,分别测试在奇异位形和非奇异位形的自激振动,通过传感器测试驱动关节的位移、速度和加速度,并进行正解得到动平台的位置和加速度,正解得到的加速度与动平台实测加速度吻合较好;最后通过调整驱动电机的伺服增益避免了非奇异位形处的自激振动. 展开更多

关键词 机器人 平面3-rrr并联机构 自激振动 奇异性 伺服系统

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MATLAB 在并联机器人机构仿真中的应用 被引量：12

8

作者 宁淑荣 郭希娟 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第10期2273-2275,2308,共4页

运用Matlab语言给出了平面3RRR并联机构三维仿真实体模型的简单画法及三维实体模型的运动仿真,同时又运用微分法和影响系数两种算法仿真了机构的速度及加速度曲线,最后从仿真图中直接分析了机构的奇异位型点,并说明了文献[7]中运用新的... 运用Matlab语言给出了平面3RRR并联机构三维仿真实体模型的简单画法及三维实体模型的运动仿真,同时又运用微分法和影响系数两种算法仿真了机构的速度及加速度曲线,最后从仿真图中直接分析了机构的奇异位型点,并说明了文献[7]中运用新的性能分析方法所得出的机构尺寸变化对机构性能影响的结论的实用性。这充分展现了Matlab的科学计算可视化技术在机器人领域的应用及发展前景。 展开更多

关键词 平面3rrr并联机构 MATLAB仿真 奇异点分析 机构性能分析

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四种不同柔性铰链的三自由度微定位平台性能比较 被引量：13

9

作者 胡俊峰 徐贵阳 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第2期127-129,共3页

为了研究柔性铰链形式对微定位平台性能的影响,对正圆、椭圆、直角和三角柔性铰链的三自由度平台的静态和动态特性进行比较分析。采用有限元软件ANSYS对其特性进行比较分析,分析结果可得如下结论:不同平台的柔度有较大的差别,直角铰链... 为了研究柔性铰链形式对微定位平台性能的影响,对正圆、椭圆、直角和三角柔性铰链的三自由度平台的静态和动态特性进行比较分析。采用有限元软件ANSYS对其特性进行比较分析,分析结果可得如下结论:不同平台的柔度有较大的差别,直角铰链平台柔度最大,三角铰链平台最小,正圆和椭圆柔性铰链柔度相近;铰链形式对平台运动性能有较大的影响,直角柔性铰链平台相对于其他平台具有更小的转角;不同铰链平台在各个方向的位移灵敏度存在差异,圆形铰链平台在各个方向具有更高的灵敏度;柔性铰链形式对平台的固有频率影响较大,直角铰链平台固有频率最小,三角铰链平台最大,正圆柔性铰链和椭圆柔性铰链柔度相近。综合不同柔性铰链平台的性能发现圆形铰链平台具有较好的综合性能。 展开更多

关键词 微定位平台 柔度 3-rrr柔顺并联机构 灵敏度 性能比较

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基于旋量理论3-RRR平面并联机构的误差分析 被引量：8

10

作者 屈淑维 李瑞琴 郭志宏 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期60-62,68,共4页

机构的输出误差决定着应用性能。以旋量理论为基础,运用旋量参数与齐次变换矩阵的转换关系,将影响机构输出误差的铰链间隙及连杆参数等效为虚拟旋量。以3-RRR平面并联机构为对象,根据其拓扑结构的对称性,拆分为三个四杆机构。运用虚拟旋... 机构的输出误差决定着应用性能。以旋量理论为基础,运用旋量参数与齐次变换矩阵的转换关系,将影响机构输出误差的铰链间隙及连杆参数等效为虚拟旋量。以3-RRR平面并联机构为对象,根据其拓扑结构的对称性,拆分为三个四杆机构。运用虚拟旋量,建立了四杆机构由输入到输出的误差模型;运用Matlab软件分别对三个输入支链引起的误差进行了理论计算分析。结果表明,该方法简洁有效,为各类平面并联机构的误差分析提供了有效的理论参考依据,对机构的应用分析具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 旋量理论 铰链间隙 连杆参数 误差分析 3-rrr平面并联机构

原文传递

混合驱动平面3-RRR机构的免奇异分析及仿真 被引量：5

11

作者 王俊卿 王爱玲 +1 位作者 宋胜涛 李瑞琴 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2010年第5期36-39,共4页

针对当前研究混合驱动机构主要集中在平面二自由度机构的现状,提出将3-RRR机构用作混合驱动机构的设想。通过对3-RRR机构奇异位形的分析,基于平面单闭环连杆机构的可装配性,提出该机构避免正向奇异位形的几何条件。之后结合曲柄条件建... 针对当前研究混合驱动机构主要集中在平面二自由度机构的现状,提出将3-RRR机构用作混合驱动机构的设想。通过对3-RRR机构奇异位形的分析,基于平面单闭环连杆机构的可装配性,提出该机构避免正向奇异位形的几何条件。之后结合曲柄条件建立了运动学模型。通过ADAMS的仿真证实了该几何条件的有效性,也说明将3-RRR机构用作混合驱动机构是完全可行的。 展开更多

关键词 混合驱动机构 3-rrr机构 奇异性 可装配性

原文传递

3-RRR平面并联机构模糊PID控制系统研究 被引量：5

12

作者 刘霞 单宁 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第6期854-858,共5页

平面并联机构以其优异的性能在工程领域得到广泛应用,为有效提高机构运动精度,提出了基于模糊PID控制算法的3-RRR平面并联机构实时控制方法。在分析模糊PID控制原理的基础上,建立3-RRR平面并联机构模糊PID控制系统模型,搭建机构控制实... 平面并联机构以其优异的性能在工程领域得到广泛应用,为有效提高机构运动精度,提出了基于模糊PID控制算法的3-RRR平面并联机构实时控制方法。在分析模糊PID控制原理的基础上,建立3-RRR平面并联机构模糊PID控制系统模型,搭建机构控制实验装置,实验研究了机构运动精度的实时控制。结果表明,对3-RRR平面并联机构施加模糊PID控制后,机构角位移误差最大值为2.1°,降幅达53%以上;建立的模糊PID控制系统能够用于机构运动精度实时控制,有效降低机构角位移误差,算法简单,实时性较好。 展开更多

关键词 机构 3-rrr平面并联机构 模糊控制 实时控制 运动精度

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含恰约束支链的驱动变胞机构构型综合与分析 被引量：4

13

作者 胡旭宇 刘宏昭 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期383-390,共8页

不同于现有利用约束奇异和支链奇异实现的变胞并联机构,通过开启与锁死驱动副的方式,基于3-RRR球面机构(Sm),利用螺旋理论提出了一类含主动混联恰约束支链的多模式驱动变胞并联机构。针对所综合的3-SPS/SmPU驱动变胞并联机构,根据螺旋... 不同于现有利用约束奇异和支链奇异实现的变胞并联机构,通过开启与锁死驱动副的方式,基于3-RRR球面机构(Sm),利用螺旋理论提出了一类含主动混联恰约束支链的多模式驱动变胞并联机构。针对所综合的3-SPS/SmPU驱动变胞并联机构,根据螺旋理论分析机构各构态的自由度,利用机构的结构特征和几何约束关系建立其运动学模型。此种通过开启与锁死驱动副实现并联机构变胞的方法也适用于其他变胞并联机构的构型综合,其变胞方式简便易行,全构态逆运动学求解简单,且该类变胞并联机构可有效避免变胞过程中的约束奇异和支链奇异。 展开更多

关键词 驱动变胞并联机构 主动混联恰约束 3-rrr球面机构 螺旋理论

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基于三分支非均匀分布球面并联机构的腰关节设计 被引量：5

14

作者 金振林 荣誉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第22期2697-2699,共3页

通过分析球面三转动副并联机构中三个分支的布局对工作空间大小的影响,把一般球面并联机构的三个分支由均匀分布改为非均匀分布,提出了基于三分支非均匀分布球面并联机构的拟人腰关节,选取了一组合理的几何参数,给出了完整的设计方案。... 通过分析球面三转动副并联机构中三个分支的布局对工作空间大小的影响,把一般球面并联机构的三个分支由均匀分布改为非均匀分布,提出了基于三分支非均匀分布球面并联机构的拟人腰关节,选取了一组合理的几何参数,给出了完整的设计方案。该拟人腰关节前弯后弯角度大,基本能满足人体腰关节对工作空间的要求。 展开更多

关键词 3-rrr球面并联机构 腰关节 非均匀分布 工作空间

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基于Pro/E和ADAMS软件的平面3RRR并联机构运动求解 被引量：4

15

作者 淡卜绸 鲁开讲 郭旭侠 《机械设计》 CSCD 北大核心 2015年第5期97-100,共4页

分析了平面3RRR并联机构,得到运动位置逆解方程。利用Pro/E软件的实体建模功能和ADAMS软件的动态仿真功能,对平面3RRR并联机构进行了运动联合仿真求解。在Pro/E中建立了三维模型,利用数据转化接口将模型导入ADAMS软件,进行属性及约束的... 分析了平面3RRR并联机构,得到运动位置逆解方程。利用Pro/E软件的实体建模功能和ADAMS软件的动态仿真功能,对平面3RRR并联机构进行了运动联合仿真求解。在Pro/E中建立了三维模型,利用数据转化接口将模型导入ADAMS软件,进行属性及约束的编辑及定义。给定动平台预定运动轨迹驱动,得到3个驱动杆运动转角曲线,对曲线编辑处理后,应用ADAMS函数处理功能将其转化为机构的驱动函数,添加在3个驱动杆上,得到动平台运动正解。动平台在正逆仿真时运动轨迹的吻合证明了该方法的可靠性和正确性。简便的求解过程、直观的运动学性能为虚拟样机技术提供可借鉴的方法。 展开更多

关键词 平面3rrr并联机构 PRO/E软件 ADAMS软件 运动求解

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可重构单驱动3-RRR平面并联机构连杆曲线与姿态的数值解法 被引量：4

16

作者 李庠 李瑞琴 +1 位作者 李辉 宁峰平 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1074-1082,共9页

针对3自由度3-RRR平面并联机构驱动与控制复杂、能耗大的问题,利用平行四边形运动链将其约束为单驱动3-RRR平面并联机构。通过数值解法计算单驱动3-RRR平面并联机构的连杆曲线与姿态,并分析重构对连杆曲线与姿态的影响。基于Freudenstei... 针对3自由度3-RRR平面并联机构驱动与控制复杂、能耗大的问题,利用平行四边形运动链将其约束为单驱动3-RRR平面并联机构。通过数值解法计算单驱动3-RRR平面并联机构的连杆曲线与姿态,并分析重构对连杆曲线与姿态的影响。基于Freudenstein方程推导该机构的输入-输出方程;采用迭代算法建立方程的数值求解方法;通过改变机构的初始输入角,提出一种机构构型的可重构方法。给出一组机构参数作为数值算例,求解得到机构的两种构型,称为构型Ⅰ和构型Ⅱ,以构型Ⅰ为算例,计算得到构型Ⅰ重构前后的连杆曲线与姿态随输入角变化的规律。结果表明:理论曲线与仿真曲线相吻合,验证了求解方法的正确性;重构能够显著改变构型Ⅰ连杆曲线与姿态。 展开更多

关键词 3-rrr平面并联机构 单驱动 输入-输出方程 可重构 连杆曲线

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基于影响系数法的平面3RRR并联机构运动求解研究 被引量：3

17

作者 淡卜绸 鲁开讲 +1 位作者 郭旭侠 魏宏波 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第8期90-93,共4页

分析了平面3RRR并联机构的运动结构,得到求解机构运动的位置逆解方程。应用影响系数的直接法写出机构一阶二阶影响系数,得到驱动连杆与动平台之间速度与加速度的映射关系方程。以给定尺寸参数的平面3RRR并联机构为例,分别用MATLAB编程... 分析了平面3RRR并联机构的运动结构,得到求解机构运动的位置逆解方程。应用影响系数的直接法写出机构一阶二阶影响系数,得到驱动连杆与动平台之间速度与加速度的映射关系方程。以给定尺寸参数的平面3RRR并联机构为例,分别用MATLAB编程计算和ADAMS软件运动仿真,得到机构运动的位置、速度及加速度曲线。两种运动求解曲线的吻合,证明了运动方程分析的正确性。在可靠的运动速度仿真结果基础上,利用求一阶导得到机构运动的加速度正解。简便可靠的求解过程为其它并联机构运动分析提供方法参考。 展开更多

关键词 影响系数 平面3rrr并联机构 运动求解

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基于3-RRR非对称球面并联机构的假肢肩关节机构优化设计 被引量：1

18

作者 陈文斌 张宇霖 +3 位作者 付豪 范翔 熊蔡华 梁杰俊一 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期1434-1446,共13页

由于具有紧凑的空间布局和良好的结构刚度等特点,3自由度球面并联机构在肩、腕等多自由度关节的设计方面具有潜在的优势,但现有球面机构设计方法未结合人体肩关节工作空间呈非对称形貌、灵巧运动能力呈非对称分布的特点开展针对性的设计... 由于具有紧凑的空间布局和良好的结构刚度等特点,3自由度球面并联机构在肩、腕等多自由度关节的设计方面具有潜在的优势,但现有球面机构设计方法未结合人体肩关节工作空间呈非对称形貌、灵巧运动能力呈非对称分布的特点开展针对性的设计.本文以3-RRR非对称球面并联机构为原型,开展假肢肩关节机构参数优化研究,旨在改善非对称球面并联假肢肩关节机构的运动学性能.为此,首先确定了机构的参数化模型,在推导机构运动学正反解和速度雅可比矩阵的基础上,以机构工作空间对人体肩关节工作空间的覆盖程度最大、机构灵巧性最高和输入轴最大力矩最小为目标对机构的参数进行多目标优化设计.利用基于三角模糊数的模糊层次分析法计算各个指标的权重,以加权求和法从优化求解的Pareto解集中筛选出满足需求的最优机构参数.根据该最优机构参数设计的假肢肩关节机构,其工作空间能够有效覆盖人体肩关节的工作空间.和现有对称配置的球面并联机构相比,其机构灵巧性和最大关节力矩得到有效改善.研究工作可为假肢肩关节的设计与应用提供理论基础. 展开更多

关键词 假肢肩关节 3-rrr球面并联机构 多目标优化设计 模糊层次分析法

原文传递

基于三分支非均匀分布球面并联机构腰关节的运动学传递性能分析

19

作者 荣誉 《机械传动》 CSCD 北大核心 2009年第4期26-28,共3页

把基于三分支非均匀分布球面并联机构应用于新型拟人腰关节,可以很大程度改善现有拟人腰关节的性能。为满足该拟人腰关节的性能要求,对其结构进行了运动学传递性能计算与分析,选取了一组合理的设计几何参数,从而使其基本能满足腰关节对... 把基于三分支非均匀分布球面并联机构应用于新型拟人腰关节,可以很大程度改善现有拟人腰关节的性能。为满足该拟人腰关节的性能要求,对其结构进行了运动学传递性能计算与分析,选取了一组合理的设计几何参数,从而使其基本能满足腰关节对工作空间的要求。通过分析腰关节的运动学传递性能,定义了角度传递性能评价指标,并研究了评价指标如何提高全域角速度传递性能。 展开更多

关键词 3-rrr球面并联机构 运动学传递性能性能 评价指标

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基于球面并联机构腰关节的力学传递性能分析

20

作者 荣誉 《装备制造技术》 2008年第12期26-27,33,共3页

提出了基于三分支非均匀分布球面并联机构的新型拟人腰关节,该关节前弯后弯角度大,基本能满足腰关节对工作空间的要求,选取了一组合理的设计几何参数,分析了腰关节的力学传递性能,定义了全域力矩精度传递性能评价指标,并研究了评价指标... 提出了基于三分支非均匀分布球面并联机构的新型拟人腰关节,该关节前弯后弯角度大,基本能满足腰关节对工作空间的要求,选取了一组合理的设计几何参数,分析了腰关节的力学传递性能,定义了全域力矩精度传递性能评价指标,并研究了评价指标如何提高全域力矩传递性能。 展开更多

关键词 3-rrr球面并联机构 力学传递性能 性能评价指标

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