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

1

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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基于2-CPR/UPS三平移并联机构的移印机运动学分析 被引量：6

2

作者 孔一啸 田宝俊 李瑞琴 《包装工程》 CAS 北大核心 2021年第3期207-213,共7页

目的提出一种基于2-CPR/UPS并联机构的三平移移印机,以扩展并联机构的应用领域,提高移印印刷质量。方法应用螺旋理论求解机构的自由度,并用修正的Kutzbach-Grübler公式进行验证。建立该机构Jacobian矩阵的数学模型,运用极限坐标搜... 目的提出一种基于2-CPR/UPS并联机构的三平移移印机,以扩展并联机构的应用领域,提高移印印刷质量。方法应用螺旋理论求解机构的自由度,并用修正的Kutzbach-Grübler公式进行验证。建立该机构Jacobian矩阵的数学模型,运用极限坐标搜索法求解其工作空间。根据Jacobian矩阵对机构奇异性进行分析,获得灵巧度指标在工作空间中的分布规律。结果该机构可实现三平移运动,工作空间呈长方体形状,内部连续无空洞且无奇异位置,灵巧度指标在工作空间中分布均匀。结论该三平移移印机可满足移印时的运动及工作范围需求,研究结果表明该机构在工作空间中无奇异位置且灵巧度性能良好。 展开更多

关键词 2-CPR/UPS 三平移并联机构 移印机 奇异性 灵巧度

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3自由度空间并联机器人机构设计与分析 被引量：4

3

作者 原大宁 张彦斌 刘宏昭 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期208-211,218,共5页

提出了一种新型3自由度空间并联机器人机构,机构动平台具有两个移动和一个转动自由度。基于螺旋理论对机构的运动输出特性和自由度进行了分析与计算,推导出机构的位置和速度解的解析表达式,讨论了机构的奇异性和灵巧性。由于映射输出-... 提出了一种新型3自由度空间并联机器人机构,机构动平台具有两个移动和一个转动自由度。基于螺旋理论对机构的运动输出特性和自由度进行了分析与计算,推导出机构的位置和速度解的解析表达式,讨论了机构的奇异性和灵巧性。由于映射输出-输入速度矢量关系的Jacobian矩阵为单位阵,所以此机构为无奇异完全各向同性并联机构,故该机构具有良好的运动、力传递性能和潜在的应用前景。 展开更多

关键词 并联机器人机构 运动学分析 奇异性 灵巧性 螺旋理论

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LMI在并联机构的奇异性、灵巧度及刚度分析与设计中的应用 被引量：4

4

作者 丛爽 马翔 张耀新 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第12期10-12,18,共4页

通过分析将并联机构的奇异性条件转变成一组线性矩阵不等式(LMI),从而将较复杂的求极值的问题转化为一系列较简单的目标函数具有线性形式的求极值的问题。再根据相应的角度关系,求出机构的全部位形空间的奇异点。另一方面,采用灵巧度下... 通过分析将并联机构的奇异性条件转变成一组线性矩阵不等式(LMI),从而将较复杂的求极值的问题转化为一系列较简单的目标函数具有线性形式的求极值的问题。再根据相应的角度关系,求出机构的全部位形空间的奇异点。另一方面,采用灵巧度下界的倒数以及关节空间刚度矩阵分别用在两个水平轴向上的刚度系数来构成性能指标的参数。通过将求极值问题转变成LMI的标准半正定问题,求解出并联机构的最佳几何学参数。 展开更多

关键词 线性矩阵不等式 并联机构 奇异性 灵巧度 刚度

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3-PUU并联机构的运动学分析与验证

5

作者 陈明方 黄良恩 +1 位作者 张永霞 姚国一 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期763-778,共16页

为提升少自由度并联机构设计的效率和准确性,针对自主设计的3-PUU并联机构进行了理论分析和实验研究。首先,利用螺旋理论和修正的Kutzbach-Grubler公式分析了并联机构的自由度;同时,解算了并联机构的运动学正反解和雅可比矩阵,并基于雅... 为提升少自由度并联机构设计的效率和准确性,针对自主设计的3-PUU并联机构进行了理论分析和实验研究。首先,利用螺旋理论和修正的Kutzbach-Grubler公式分析了并联机构的自由度;同时,解算了并联机构的运动学正反解和雅可比矩阵,并基于雅可比矩阵分析了其约束奇异和运动奇异。然后,利用极限边界搜索法分析了并联机构的工作空间,并以雅可比矩阵条件数的倒数作为局部灵巧度来构造全局灵巧度,分析了并联机构的运动性能。接着,搭建了并联机构的ADAMS/Simulink联合仿真模型,基于给定的动平台运动方程,通过仿真得到了动平台位置的仿真曲线及误差曲线。最后,利用并联机构样机、PC(personal computer,个人计算机)、STM32单片机、伺服电机及激光跟踪仪搭建了实验平台,并测定了并联机构动平台的位置曲线。结果表明,该并联机构具有较大的可达工作空间且其运动性能较好;通过对比理论结果与仿真结果可知,所构建的并联机构运动学模型正确;动平台位置的实测值与理论值之间存在一定误差,主要原因是并联机构存在机械误差以及控制系统精度不足,但实测曲线与理论曲线的变化趋势基本一致,进一步验证了并联机构运动学模型的正确性。研究结果可为少自由度并联机构的设计提供参考。 展开更多

关键词 3-PUU并联机构 运动学分析 奇异性 工作空间 灵巧度 ADAMS/Simulink仿真

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Stewart平台的最优构型设计方法研究 被引量：3

6

作者 范旭伟 杨莉莉 +2 位作者 程禹 周小宁 张业鑫 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1981-1988,共8页

为充分利用Stewart平台安全工作空间范围和提高工程实用性,基于并联机构存在的结构奇异和位形奇异问题,提出了相应的安全机构设计方案。以不含任何特殊性的Stewart平台为研究对象,在考虑结构奇异约束的基础上,提出灵巧性指标,解决了结... 为充分利用Stewart平台安全工作空间范围和提高工程实用性,基于并联机构存在的结构奇异和位形奇异问题,提出了相应的安全机构设计方案。以不含任何特殊性的Stewart平台为研究对象,在考虑结构奇异约束的基础上,提出灵巧性指标,解决了结构参数最优化问题;分析建立Stewart平台的运动学模型,对16种典型极限位姿下的位形分岔奇异性进行了分析,提出安全工作空间验证算法,使整个工作空间内无奇异点;仿真结果表明,最优构型设计方法可以高效地设计出运动性能良好的安全Stewart平台机构。 展开更多

关键词 结构奇异 位形奇异 安全工作空间 雅克比矩阵 灵巧性指标

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基于双平行四边形结构RCM机构的设计与实验研究

7

作者 夏董新 叶伟 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第7期1093-1101,共9页

为了研发应用于微创穿刺手术的1R1T远程运动中心(RCM)机构,设计了一种基于移动副驱动双平行四边形结构的1R1T新型远程运动中心机构,对该机构进行了运动学分析,并搭建了样机,进行了实验研究。首先,基于修正的Kutzbach-Grübler公式... 为了研发应用于微创穿刺手术的1R1T远程运动中心(RCM)机构,设计了一种基于移动副驱动双平行四边形结构的1R1T新型远程运动中心机构,对该机构进行了运动学分析,并搭建了样机,进行了实验研究。首先,基于修正的Kutzbach-Grübler公式计算了该机构的自由度,并分析了其1R1T(R:转动;T:移动)输出运动特性;根据该机构的结构特性,建立了其位置分析模型,并得到了其位置正反解;推导了机构的雅可比矩阵,并分析了机构的奇异性;利用数值搜索法确定了机构的可达工作空间;然后,分别采用传动角度指标和灵巧度指标,对目标工作空间内的性能进行了评价,并据此对机构进行了尺度优化设计,得到了性能更优的尺度参数;最后,搭建了一台样机,开展了初步实验,并进行了实验结果分析。研究结果表明:样机完成的20种不同的运动姿态显示出了机构满足微创手术(MIS)所需的自由度要求,同时其位置误差平均值为0.32 mm,最大值为1.54 mm,均在1 mm~2 mm范围以内,表明其运动精度也较为可靠;因此,其在微创穿刺手术领域有良好的应用前景。 展开更多

关键词 微创手术 工作空间分析 1R1T 远程运动中心机构 机构奇异性 传动角度 灵巧度

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应用于苹果加工生产线的2-CRR/UPU并联机构的运动学分析 被引量：2

8

作者 李泽辉 宋胜涛 +1 位作者 高海豹 宁峰平 《机械传动》 北大核心 2022年第1期104-109,176,共7页

提出了一种用于苹果加工过程中的分拣和装箱的2-CRR/UPU并联机构。建立2-CRR/UPU并联机构的运动螺旋矩阵,通过螺旋理论对其进行了自由度分析,采用修正的Kutzbach-Grubler公式进行验证;通过机构中的几何关系,求解该机构的位置逆解,推导... 提出了一种用于苹果加工过程中的分拣和装箱的2-CRR/UPU并联机构。建立2-CRR/UPU并联机构的运动螺旋矩阵,通过螺旋理论对其进行了自由度分析,采用修正的Kutzbach-Grubler公式进行验证;通过机构中的几何关系,求解该机构的位置逆解,推导出该机构的Jacobian矩阵并对其进行了速度分析;通过三维动态搜索法求解该机构的工作空间;根据Jacobian矩阵对机构奇异性进行分析,获得灵巧度指标在工作空间中的分布规律。该2-CRR/UPU并联机构能够进行三平移运动,且运动稳定,能够满足苹果分拣装箱时的动作要求。 展开更多

关键词 2-CRR/UPU并联机构 位置逆解 工作空间 奇异性 灵巧度

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非对称球面五杆机构的奇异轨迹与灵巧度分析 被引量：2

9

作者 张均富 王强 +1 位作者 王杰 徐礼钜 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2007年第4期8-12,共5页

针时非对称球面五杆机构,研究了机构的奇异轨迹曲线和灵巧度。首先建立了球面五杆机构的运动学正、反解模型,并导出了机构的速度方程和雅可比矩阵。基于机构的雅可比矩阵,对机构的奇异位形和灵活度进行了计算分析,绘制了机构的奇异轨迹... 针时非对称球面五杆机构,研究了机构的奇异轨迹曲线和灵巧度。首先建立了球面五杆机构的运动学正、反解模型,并导出了机构的速度方程和雅可比矩阵。基于机构的雅可比矩阵,对机构的奇异位形和灵活度进行了计算分析,绘制了机构的奇异轨迹和灵巧度分布曲线,并讨论了球面五杆机构的结构参数对机构全条件指标的影响。 展开更多

关键词 球面五杆机构 奇异轨迹 灵巧度 全条件指标

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线性矩阵不等式在并联机构中的应用

10

作者 丛爽 张耀欣 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2005年第3期22-26,共5页

线性矩阵不等式(LMI)是一种数学工具,常用来描述约束条件。将LMI应用于并联机构的分析与设计中,分别从奇异性,工作空间,灵巧度,刚度,最优控制等几个方面,用LMI来处理并联机构中的约束条件并以此为基础将并联机构的分析与设计以及控制问... 线性矩阵不等式(LMI)是一种数学工具,常用来描述约束条件。将LMI应用于并联机构的分析与设计中,分别从奇异性,工作空间,灵巧度,刚度,最优控制等几个方面,用LMI来处理并联机构中的约束条件并以此为基础将并联机构的分析与设计以及控制问题转化为基于LMI的优化问题来解决。 展开更多

关键词 并联机构 LMI 奇异性 工作空间 灵巧度 刚度 最优控制

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混联式石材加工机械手3-TPS/TP型工作头的运动特性分析 被引量：1

11

作者 罗继曼 丛丽娜 +2 位作者 宿卫东 姜扬 邢智慧 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2011年第2期372-376,共5页

目的通过计算使新的并联加工头结构更合理,避免奇异点和奇异位型,为结构尺寸优化提供依据.方法根据其混联式构型特点,应用空间机构运动学理论,运用Matlab进行仿真计算,绘制出其工作空间、可操作度及灵巧度的分布图,并对此进行了分析.结... 目的通过计算使新的并联加工头结构更合理,避免奇异点和奇异位型,为结构尺寸优化提供依据.方法根据其混联式构型特点,应用空间机构运动学理论,运用Matlab进行仿真计算,绘制出其工作空间、可操作度及灵巧度的分布图,并对此进行了分析.结果工作空间仿真形状近似为锥柱,工作空间大,在给定的加工范围工作空间内部无空洞;可操作度W在2.15~6.9变化,变化范围小,曲面变化平稳;该机构的灵巧度指标C(J)在3.58~8.32变化,变化范围较小,没有突变点.结论该机构具有较大的工作空间,整个工作空间内没有奇异点、奇异位型;可操作度的变化范围不大,具有良好的可操控性;该机构运动灵巧性好.通过运动特性分析,该机构能满足石材加工三维雕刻、异型加工等工序. 展开更多

关键词 3-TPS/TP型 工作空间 奇异性 灵巧度

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基于球面并联机构的检测平台设计与性能研究 被引量：1

12

作者 朱小蓉 周宇东 +3 位作者 胡旸 宋月月 邓嘉鸣 沈惠平 《机械传动》 北大核心 2019年第11期143-149,共7页

为提高光电产品自动视觉检测的准确性,研制了一种含冗余驱动支链的4SPS/S球面并联调姿平台样机。含冗余驱动支链的4SPS/S并联机构为调姿平台机构本体,具有绕动平台中心点的3个转动自由度,可以实现待检零件任意角度图像信息的获取。建立... 为提高光电产品自动视觉检测的准确性,研制了一种含冗余驱动支链的4SPS/S球面并联调姿平台样机。含冗余驱动支链的4SPS/S并联机构为调姿平台机构本体,具有绕动平台中心点的3个转动自由度,可以实现待检零件任意角度图像信息的获取。建立了该并联机构的运动学模型,导出了机构位置逆解方程和雅可比矩阵;基于雅可比矩阵的秩讨论了机构的奇异性,并验证了冗余驱动支链能消除机构内部奇异;基于雅可比矩阵的非冗余分解,提出了一种评价冗余驱动并联机构力传递性能的指标。分析机构动定平台球铰安装方式对机构运动学性能的影响,得到了机构姿态空间体积大、灵巧度好的动定平台球铰安装方式;设计制作了球面并联检测平台样机,分析并绘制了样机姿态空间以及灵巧度、力传递性能在姿态空间内的分布。结果表明,样机转动空间大,无内部奇异,灵巧度和力传递性能高且分布均匀,能满足光电产品瑕疵检测的工艺要求。 展开更多

关键词 球面并联机构 冗余 奇异性 姿态空间 灵巧度 力传递性能

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球面变胞仿生关节机构奇异位形研究

13

作者 王艳 金国光 畅博彦 《机械设计》 CSCD 北大核心 2015年第4期52-55,共4页

研究了一种新型球面变胞仿生关节机构。首先,运用矢量代数法建立了机构运动学模型,通过对运动学方程求导,得到速度映射模型,进而得到机构雅可比矩阵;其次,根据雅可比矩阵的秩为零分析机构发生奇异的条件及类型;最后,引入局域条件性指标... 研究了一种新型球面变胞仿生关节机构。首先,运用矢量代数法建立了机构运动学模型,通过对运动学方程求导,得到速度映射模型,进而得到机构雅可比矩阵;其次,根据雅可比矩阵的秩为零分析机构发生奇异的条件及类型;最后,引入局域条件性指标这一运动学性能评价指标,对机构进行奇异分析。分析结果表明,机构在给定工作空间内具有良好的可操作性与控制精度,但在工作空间内机构也有发生奇异的可能,因此在运动过程中尽量避免接近特殊位置以避免奇异的发生。 展开更多

关键词 变胞机构 雅可比矩阵 奇异位形 灵巧度

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3-TPT并联机构运动性能研究

14

作者 杨辉 赵恒华 付红栓 《石油化工高等学校学报》 CAS 2012年第3期74-78,共5页

以3-TPT并联机构作为研究对象,建立该机构的运动学正、反解方程,求出该机构的雅可比矩阵及其逆矩阵,并在此基础上运用MATLAB软件和LabVIEW软件对该机床的奇异性、灵巧性和平稳性性进行仿真分析。仿真结果表明:3-TPT并联机构不存在奇异位... 以3-TPT并联机构作为研究对象,建立该机构的运动学正、反解方程,求出该机构的雅可比矩阵及其逆矩阵,并在此基础上运用MATLAB软件和LabVIEW软件对该机床的奇异性、灵巧性和平稳性性进行仿真分析。仿真结果表明:3-TPT并联机构不存在奇异位形,并且拥有较好的灵巧性和平稳性,这为并联机构的最优化设计及控制系统设计提供了理论基础,并为确定工作形位和机构尺寸提供了设计依据。 展开更多

关键词 并联机床 奇异性 灵巧性 平稳性

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球面五杆机构的运动学与性能分析 被引量：6

15

作者 王进戈 张均富 +1 位作者 王强 徐礼钜 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期33-39,共7页

基于球坐标对机构进行描述,将球面五杆机构的运动描述在由2转动自由度构成的二维平面上,导出具有2自由度特征的球面五杆机构的速度方程和雅可比矩阵的解析表达。以此为基础,研究球面五杆机构的奇异位形和灵活度,绘制机构的奇异轨迹曲线... 基于球坐标对机构进行描述,将球面五杆机构的运动描述在由2转动自由度构成的二维平面上,导出具有2自由度特征的球面五杆机构的速度方程和雅可比矩阵的解析表达。以此为基础,研究球面五杆机构的奇异位形和灵活度,绘制机构的奇异轨迹曲线和灵活度分布曲线,并对球面五杆机构的结构参数对全条件指标的影响进行分析。研究表明,基于球坐标对机构进行描述,便于建立球面五杆机构的速度方程和雅可比矩阵,能够直观描述机构的奇异轨迹曲线和灵活度分布曲线。 展开更多

关键词 球面五杆机构 奇异轨迹 灵活度 全域条件指标

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一种非对称6-PSS并联机构的工作空间和灵活度研究 被引量：2

16

作者 王燕玲 陈五一 韩先国 《组合机床与自动化加工技术》 2007年第5期14-16,19,共4页

针对非对称并联机构在某些方面有着特殊的应用但研究较少的现状,对一种非对称6-PSS并联机构工作空间和灵活度进行了研究,得到了其工作空间和灵活度随结构参数和姿态要求的变化规律,得出此机构可以应用在y轴方向工作空间要求大,而绕x轴... 针对非对称并联机构在某些方面有着特殊的应用但研究较少的现状,对一种非对称6-PSS并联机构工作空间和灵活度进行了研究,得到了其工作空间和灵活度随结构参数和姿态要求的变化规律,得出此机构可以应用在y轴方向工作空间要求大,而绕x轴转角要求不高的场合。为进一步扩大并联机构的实际应用提供了依据。 展开更多

关键词 并联机构 工作空间 奇异位形 灵活度

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Stewart平台局部灵活度的解析研究 被引量：8

17

作者 赵克定 杨灏泉 吴盛林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期42-46,共5页

本文详细分析了 Stewart平台的输入、输出速度 ,误差 ,力 (力矩 )与平台灵活度指标间的关系。对平台初始位姿时的雅可比矩阵进行了解析推导 ,用解析的方式求出它的奇异值。由此构造了 Stewart平台最小奇异值、条件数、可操作性三种常用... 本文详细分析了 Stewart平台的输入、输出速度 ,误差 ,力 (力矩 )与平台灵活度指标间的关系。对平台初始位姿时的雅可比矩阵进行了解析推导 ,用解析的方式求出它的奇异值。由此构造了 Stewart平台最小奇异值、条件数、可操作性三种常用的局部灵活度评价指标 ,并对其进行解析研究 ,得到 Stewart平台的这些局部灵活度与其结构尺寸间的解析关系 ,为 展开更多

关键词 STEWART平台 奇异值 局部灵活度 尺度综合

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两自由度4-UPS/U并联机构位置逆解分析 被引量：2

18

作者 林泽琦 黄凯 +4 位作者 郑映仪 尧治宇 滕宪斌 杨期江 陈景泰 《东莞理工学院学报》 2021年第3期100-106,共7页

以模拟船舶纵横摇摆运动的灵巧度与位置为研究对象。采用螺旋理论建立并联机构驱动与约束的完整雅克比矩阵,对4-UPS/U并联机构的完整雅可比矩阵进行奇异值分解,利用Grassmann线几何法得到并分析机构可能存在的奇异位,采用条件数k分析了4... 以模拟船舶纵横摇摆运动的灵巧度与位置为研究对象。采用螺旋理论建立并联机构驱动与约束的完整雅克比矩阵,对4-UPS/U并联机构的完整雅可比矩阵进行奇异值分解,利用Grassmann线几何法得到并分析机构可能存在的奇异位,采用条件数k分析了4-UPS/U并联机构的灵巧度,提出一种较好避免上述奇异位的机构构型。根据机构运动几何约束条件,运用矢量代数法建立该机构的运动学位置逆解模型,编制Matlab程序,仿真得到杆长随角度转动的变化规律。 展开更多

关键词 4-UPS/U并联机构 奇异位型 灵巧度 位置逆解

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