6-PSS并联机构误差分析及标定
并联机床的误差分析
六自由度并联机构位姿调整灵敏度分析
Ｔ ＡＮ Ｓ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ ｙ ｏ ｎ ｇ ＬＩ Ｎ Ｚ ｈ ｅ Ｙ ＡＮ Ｎａ ｎ ｘ ｉ ｎ ｇ
（ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ＆Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ９ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎｄ ｏｒ ｆ ｔ ｈｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏｆ ｒ ｅ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏｌ ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｉ ｔ ｓ ｓ ｔ ｕｔ ｒ ｓ ｌ ｅ ｎｇ ｔ ｈ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｍｅ ｃ ｈａ ｎｉ ｓ ｍ；ｅ ｒ ｒ ｏｒ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｏｄ ｅ ｌ ；ｓ ｅ ｎｓ ｉ ｔ ｉ ｖｉ ｔ ｙ ； ｍｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ｒ ｌ ｏ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ；ｍｉ ｒ ｒ ｏ ｒ ａ ｌ ｉ ｇ ｎｍｅ ｎ ｔ ； ｓ ｐａ ｃ ｅ ｒ ｅ ｍｏｔ ｅ ｓ ｅ ｎｓ ｉ ｎ ｇ
Ｄ０Ｉ ： ｌ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ — ８ ５ １ ８ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ３ ． ０ １ １
Ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｓ ｅ Ａｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ
ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｄ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ（ Ｓ ＶＤ） ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｍｏ ｄ ｅ １ ． Ａ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
6SPS与6PSS并联机构的运动与受力分析
6-SPS 与6-PSS 并联机构的运动与受力分析与传统的串联机构相比，并联机构的运动与受力分析具有反解容易而正解复杂的特点。
为了解并联机构的这些特点，本文针对6-SPS 和6-PSS 两种6自由度并联机构的运动和受力特性进行了简单推导，得出一些关于求解矩阵的有趣结论。
1、6-SPS 推导过程6-SPS 并联机构又称Stewart 平台，由上平台、下平台以及连接上下平台的6个支撑杆组成，支撑杆与平台通过球铰连接，支撑杆本身又能够通过液压驱动改变长度，进而驱动上平台的运动，如图1所示。
图1 6-SPS 并联机构平台1.1 运动分析首先对该并联机构进行自由度计算，下平台固定，活动构件数目13=n ，球铰个数12=R P ，移动副个数6=P P ，在每个支撑杆移动副上有一个绕轴转动的局部自由度，则局部自由度的总数为6'=F 。
根据空间机构自由度的计算公式可得：6665123136536'=-⨯-⨯-⨯=---=F P P n F P R在驱动上平台运动时，6个支撑杆的输入速度分别为621v v v ...,，上平台的运动形式为螺旋运动，既有平动，又有绕轴旋转，表示为平动速度v 和转动角速度ω，输入速度和平台速度之间有什么运算关系呢？图2 6-SPS 并联机构速度分析如图2所示，取上平台的转动中心为O ，支撑杆1与上平台的铰接处取为A ，中心O 到铰接点A 的向径为1R ，则上平台位于A 点处的速度可表示为：1R ωv v ⨯+=A设支撑杆1的方向向量为1l ，A v 向支撑杆1投影可得：)()()(111111111l R ωl v l R ωl v l R ωv l v ⨯⋅+⋅=⋅⨯+⋅=⋅⨯+=⋅A支撑杆1的输入速度1v 沿杆长方向，则A v 向支撑杆1的投影即为1v ，从而可得：)(11111l R ωl v l v ⨯⋅+⋅=⋅=A v 同理可求得其余支撑杆的速度表达式分别为：)(22222l R ωl v l v ⨯⋅+⋅=⋅=A v)(33333l R ωl v l v ⨯⋅+⋅=⋅=A v......)(66666l R ωl v l v ⨯⋅+⋅=⋅=A v将6个输入速度表达式整理写为矩阵形式，可得：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ωv l R l l R l l R l l R l l R l l R l 666555444333222111654321,,,,,,v v v v v v 即：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-6543211666555444333222111,,,,,,v v v v vv l R l l R l l R l l R l l R l l R l ωv记⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=6665554443332221111,,,,,,l R l l R l l R l l R l l R l l R l J ，则上式可简写为：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-65432111v v v v v v J ωv(1) 式(1)即为6-SPS 并联机构支撑杆输入速度与上平台输出速度的计算关系式。
六自由度并联机构设计说明书
（需微要信 swan165本科毕业设计说明书学校代码： 10128 企鹅号： 1663714557 题 目：六自由度伸缩式并联机床结构设计 学生姓名： 学 院：机械学院 系 别：机械系 专 业：机械电子工程 班 级：机电10-4班 指导教师：讲师摘红字要并联系联机微床信，也可叫获取做整套并联结构机床(Parallel Structured Machine Tools)、虚拟轴机床(Virtual Axis Machine Tools)，曾经被称为六条腿机床、六足虫(Hexapods)。
并联机床是近年来国内外机床研究的方向，它具有多自由度、刚度高、精度高、传动链短、制造成本低等优点。
但其也不足之处，其中位置正解复杂就是关键的一条。
6-THRT伸缩式并联机床是Stewart 机床的一种变形结构形式，它主要构成是运动和静止的两个平台上的6个关节点分别分布在同一个平面上，且构成的形状相似。
并联机床是一种气动机械，集气（液），在一个典型的机电一体化设备的控制技术，它是很容易实现“六轴联动”，在第二十一世纪将成为主要的高速数控加工设备。
本次毕业设计题目结合本院实验室现有的六自由度并联机床机构进行设计，使其能根据工艺要求进行加工。
提高学生的工程素质、创新能力、综合实践及应用能力。
此次毕业设计的主要内容是对并联机床结构设计，其内容主要包括机器人结构设计总体方案的确定，机器人机构设计的相关计算，以及滚珠丝杠螺母副、步进电机、滚动轴承、联轴器等主要零部件的计算选用，并利用CAXA软件绘制各相关零部件的零件图和总装配图，以期达到能直观看出并联机床实体机构的效果。
关键词：并联机床；步进电动机；空间变换矩阵；滚珠丝杠螺母副AbstractPMT (Parallel Machine Tools), also known as the parallel structure machine (Parallel Structured Machine Tools), Virtual Axis Machine Tool, has also been known as the six-legged machine, six-legged insects (Hexapods).Parallel machine is in recent years the domestic machine tool research hot spot, it has multiple degrees of freedom, high rigidity, high precision, short transmission chain, with low manufacturing cost.But its shortcomings, in which the forward solution of position of a complex is the key. 6-THRT telescopic type parallel machine tool is Stewart machine tools, a deformable structure form, it is the main characteristics of dynamic, static platform on the 6joints are respectively distributed on the same plane, and form the shape similarity.Parallel machine is a mechanical, pneumatic (hydraulic), control technology in one of the typical electrical and mechanical integration equipment. Parallel machine is easy to achieve "six-axis", is expected to become the 21st century, the main high-speed light CNC machining equipment. The combination of hospital laboratory construction project, located six-DOF parallel machine tool sector, so that it can be processed according to process requirements. Improve their engineering quality, innovation, comprehensive practice and application of skills.The main topics for the design of parallel machine tool design, its content includes the determination of robot design, robot design and calculation, and the ball screw pair, stepping motor, bearings, couplings, limit switch, spindle ,and other major components using CAXA software to draw the relevant parts of the parts drawings, and assembly drawings to achieve the parallel machine tool can directly see the effect of physical bodies.Keywords: parallel machine；Six axis linkage；space transformation matrix；ball screw pair目录第一章绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 课题研究的意义 (2)1.3 课题的研究内容步骤 (2)1.3.1并联机构介绍 (3)1.3.2并联机床设计类型的选定 (3)1.3.3 并联机床结构设计的相关计算 (4)1.3.4 各零部件与装配图的设计出图 (4)第二章并联机床部件设计与计算 (6)2.1 6-THRT 伸缩式并联机床位置逆解计算与分析 (6)2.1.1 6-THRT并联机器人机械结构简介 (7)2.1.2坐标系的建立 (7)2.1.3 初始条件的确立 (8)2.1.4 空间变换矩阵的求解 (9)2.1.5 新坐标及各轴滑块移动量的计算 (10)2.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (12)2.2.1 最大工作载荷的计算 (12)2.2.2 最大动载荷的计算 (13)2.2.3 规格型号的初选 (13)2.2.4 传动效率的计算 (13)2.2.5 刚度的验算 (14)2.2.6 稳定性的校验 (15)2.3 滚动轴承的选用 (15)2.3.1 基本额定载荷 (15)2.3.2 滚动轴承的选择 (16)2.3.3 轴承的校核 (16)2.4 步进电动机的计算与选型 (17)2.4.1 步进电机转轴上总转动惯量的计算 (17)2.4.2 步进电机转轴上等效负载转矩的计算 (18)2.4.3 步进电动机尺寸 (21)2.5 联轴器的选用 (21)第三章并联机床的结构设计 (23)3.1 机床中的并联机构 (23)3.1.1概念设计 (23)3.1.2运动学设计 (23)3.2杆件的配置 (23)3.2.1 杆件设计 (24)3.2.2 伸缩套筒 (25)3.3铰链的设计（虎克铰） (25)3.4机床框架和床身的设计 (26)第四章并联机床的装配出图 (28)4.1 Pro/E软件的概述 (28)4.2 Pro/E的功能 (28)4.3 CAXA电子图版简介 (28)4.4 二维图的绘制处理 (29)第五章并联机床面临的主要技术问题及前景 (30)5.1 引言 (30)5.2机床的关节运动精度问题 (30)5.3 并联机床的未来展望 (31)结论 (32)参考文献 (33)谢辞 (34)第一章绪论1.1 课题的研究背景为了改善生产环境的适应性，满足快速变化的市场需求，近年来制造设备和系统，全球机床制造业正在积极探索和开发新的功能，其中在机床结构技术上的突破性进展当属90年代中期问世的并联机床(Parallel Machine Tools)，又称虚(拟)轴机床(Virtual Axis Machine Tool)或并联运动学机器(Parallel Kinematics Machine)[12]。
基于外部坐标测量的六自由度并联机构标定方法
ＹＡＮ Ｈａ ｏ ，Ｌ Ｉ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ — ｃ ｈ ｕ ｎ，Ｚ ＨＡＮＧ Ｊ ｉ ｎ — ｙ ｉ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ，Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ４，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
，
ＳＯ
ｎ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ａ ｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｙ ｒ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｒ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄａ ｎ ｔ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｄ． Ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ ｅ ｑ ｕ ａ ．
ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｄ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓ ｏ ｆ ｇ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｙ ｒ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ
第３ ４卷 第 ５期
２ ０ Ｉ ３年 ５月
兵
工
学
报
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ Βιβλιοθήκη ５ Ｍａ ｖ ２ ０１ ３
ＡＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭ ＥＮＴＡＲＩ Ｉ
基于外部坐标测量的六 自由度并联机构标定方法
延 皓 ，李 长春 ，张金 英
（ 北京交通大学 机械电子控制工程学院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ４ ）
并联6自由度运动模拟平台的误差分析(精)
第23卷第10期2006年10月52机械设计JOURNALOFMACHINEDESIGNVol.23No.10Oct.2006并联6自由度运动模拟平台的误差分析赵强(东北林业大学交通运输工程学院,黑龙江哈尔滨150040)*摘要:位姿误差是影响并联6自由度模拟平台性能的重要因素,文中采用矩阵微分法推导了原始误差与平台位姿误差之间的关系式,基于蒙特卡洛法对平台误差的概率分布进行研究,并分析了平台误差对各种原始误差的敏感度。
分析表明6个缸长的误差敏感度最大,其次是上下铰点的Z向位置误差。
以上研究结果对实际并联6自由度运动模拟台的设计具有参考作用。
关键词:并联运动模拟台;误差;蒙特卡洛法;敏感度分析;中图分类号:U666.158 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2006)10-0052-03 并联6自由度运动模拟平台在车辆、船舶和飞机等的运动模拟领域应用比较广泛,它采用的是Stewart平台机构[1],位姿精度是评价其性能好坏的一项重要指标,Wang等采用矩阵法分析了铰链加工及装配误差对6-UPS型平台位姿精度的影响,并提出了标定和补偿方法[2,3]。
周跃发等给出了描述平台位姿误差和液压缸长度误差之间关系的雅可比矩阵,但未给出其它原始误差与平台位姿误差的关系式。
文中首先分析产生平台位姿误差的42个原始误差,采用矩阵微分法推导出原始误差与平台位姿误差之间的关系式,进一步采用蒙特卡洛法进行误差模拟,并分析平台位姿误差对各个原始误差的敏感度,所得分析结果可以为并联模拟台的精度设计提供参考。
[4](3)液压缸长度误差:来源于液压缸的加工误差及伺服跟踪误差,用dLi表示。
以上共计42个原始误差量。
为了描述模拟台的运动,如图1所示建立两个坐标系:固连于底座的静坐标系O-XYZ以及平台的连体坐标系O1-X1Y1Z1。
则第i个液压缸的长度可以写为:Li=iiii i=1,2,,6[xai,yai,zai,1]T;Bi 下铰点Bi在静系中的齐次坐标矩阵,[xbi,ybi,zbi,1]T;T 平台连体系到静系的坐标变换矩阵。
基于关节力传感器的并联六自由度机构标定方法
基于关节力传感器的并联六自由度机构标定方法皮阳军;王宣银;胡玉梅【摘要】提出了一种基于关节力传感器的并联六自由度机构结构参数标定方法.从力学角度出发,通过测量并联六自由度机构各关节驱动力,利用并联六自由度机构自身的运动学和动力学模型构造相应的辨识模型,实现其结构参数的标定.通过标定仿真验证了该方法的实用性和有效性.%A calibration method of 6-DOF parallel mechanism based on joint force sensors was presented to improve the accuracy of parallel mechanism. In this method, both dynamics and kinematics of parallel mechanism were used to construct identification model. Only the data of force sensors installed on the end of joint actuators was required. Simulation results revealed the convenience and effectiveness of the proposed calibration method.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2012(043)010【总页数】4页(P215-218)【关键词】并联六自由度机构;关节力传感器;标定;结构参数【作者】皮阳军;王宣银;胡玉梅【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400044;浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,杭州310027;重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TP242;TH161+.5引言精度是评价并联六自由度机构的重要指标，然而由于生产过程以及装配过程中会产生加工误差和装配误差，使得并联六自由度机构的实际结构参数与理想结构参数之间存在偏差，这会造成并联六自由度机构运动学、动力学模型不准确，从而影响系统的精度［3］。
基于拓扑结构分析的求解6_SPS并联机构位置正解的研究_沈惠平
Research on Forward Position Solutions for 6-SPS Parallel Mechanisms Based on Topology Structure Analysis
SHEN Huiping YIN Hongbo WANG Zhen HUANG Tao DENG Jiaming YANG Tingli LI Ju
[37]
本文研究机构拓扑结构复杂性和位置正解求 解难易性的关系，提出按机构耦合度 k 值大小来分 类求解多回路并联机构位置正解全部实数解的一般 原理及方法，具体如下。 首先，对 39 种不同构型的 6-SPS 并联机构的 拓扑结构进行分析，并按耦合度值分为 k=0、1、2、 3 四类；分析得到了动平台边数、支链形式影响耦 合度 k 值大小的规律。 其次，对不同 k 值并联机构的位置正解问题， 指明了明确的求解方向，即：k=0 的机构可容易地 直接求解其解析正解，而不必用复杂的代数消元法 求解；对 k>0 的机构，通过虚设 k 个 SPS 型支链， 使之转化为 k=0 且具有解析正解的虚拟并联机构， 再基于杆长几何条件建立 k 个仅含一个变量的杆长 相容性方程，并采用 k 维搜索法求出实数解。 最后， 鉴于耦合度 k=1 的 6-SPS 机构占大多数， 以及目前国内外公开的或工业上已应用的绝大多数 并联机构的耦合度为 1 ，以六自由度球面 Stewart 机构为例， 给出了求解 k=1 的任意 6-DOF SPS 并联 机构位置正解全部实数解一维搜索法的具体步骤。 因复合球铰难以设计而难以实用化，本文还研究了 复合球铰的易制造一般结构的构造方法，且本文的 数值计算都是针对一般结构而导出计算公式，因而 更具一般性。 这种基于拓扑结构分析(以下简称拓扑分析)的 6-SPS 并联机构位置正解求解的一般数值法，求解 原理简单，几何意义明确，计算量小，具有较好的 普遍性、实用性。
并联六自由度机构运动学与动力学标定对比
并联六自由度机构运动学与动力学标定对比皮阳军;王骥;胡玉梅【摘要】In order to study the usability of different calibration methods for the 6-DOF ( six degrees of freedom) parallel mechanism, calibration models of the mechanism were established on the basis of kinematic and the dynam-ic calibrations.The comparative analyses of kinematic and the dynamic calibrations were done by the numerical sim-ulation .The results showed that the kinematic calibration is more effective in improving forward solution precision of the mechanism.It is also shown that the forward solution error is 4.9%less than that of the dynamic calibration, which is beneficial to the conventional joint-space control of parallel mechanism.The dynamic calibration is more effective in improving dynamic model precision of the mechanism and joint force error is 5~25 N less than that of the kinematic calibration, which is suitable for the task-space control strategy of parallel mechanism.%为了研究并联六自由度机构不同标定方法的适用性，依据运动学标定和动力学标定，分别建立了并联六自由度机构的标定模型，并通过数值仿真对标定效果进行对比分析。
一类新型六自由度并联机构及其结构分析
收稿日期 :2006 —06 —28 修回日期 :2008 —02 —04 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (50275070)
Technology ,2004 ,155/ 156 :1293Ο1296. [ 9 ] Chiu J B , Yu C C , Shen S H. Application of Soft
1 3 - ( U - U ⊥5R) 机构结构特性分析
1. 1 3 - ( U - U ⊥5 R) 结构组成及自由度计算 图 1 所示为 3 - ( U - U ⊥5R) 型六自由度并
联机构 ,由动平台 1 、静平台 0 及连接两平台的 3 条结构相同的混合链组成 ,如图 1a 所示 。为了更 好地表示出机构的实际结构 ,将图 1a 展开在同一 平面上 ,如图 1b 所示 。每条混合链包含 1 个由 5
选定静平台上的 6 个转动副并刚化之 , 根据
自由度公式 ,由于刚化后机构的自由度
F = ∑f - min ∑ξ =
3 ×7 - 3 ×3 + 6 ×2 = 0
满足主动副存在准则[10] ,因此选定的 6 个转动副 可同时作为主动副 。
1. J iangsu Polytechnic U niversit y , Changzho u , J iangsu ,213016 2. Sinopec J inling Pet rochemical Corporatio ns , Nanjing , 210037
3. J iangsu U niver sit y , Zhenjiang , J iangsu ,210007 Abstract : This paper analyzed t he st ruct ure and t heir characteristics of a class of six - DO F paral2 lel mechanisms. In detail s , t he analyses included t he calculatio n of mechanism DO F , motio n o utp ut characteristic analysis , co mplexit y of kinematics and dynamics , co upling analysis between inp ut and o utp ut , act uator choice. They can p rovide scientific fo undatio ns for t he kinematics and dynamics ana2 lyses and mechanical st ruct ure design as well as t heir potential applicatio ns o n virt ual axis machine tools , coordinate measure machine (CMM) , parallel entertainment platform and ro bot s. Key words : parallel ro bot ; topological st ruct ure design ; hybrid chain ; st ruct ure analysis
并联机床实验标定
并联机床实验标定赵学满 李占贤 黄田天津大学机械工程学院,天津 300072摘要:介绍了五坐标并联机床的运动学标定的实验设计和具体测量过程,对测试数据进行了分析和处理,为提高机床的几何精度提供了实验手段。
关键词:并联机床;标定;位姿;误差中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1001-2265(2004)02-0026-03图1 标定坐标系的定义图2 机床零点调整测量点的选取图3 转角误差测量 运动学标定与精度设计是提高并联机床几何精度的两种途径。
对于少自由度的并联机床而言,其末端含有可控与不可控两种误差,可分别使用上述两种方法得到有效改善。
运动学标定是指在硬件建造完成后,构造末端实测信息与模型输出间的误差泛函,借助误差检测信息辨识实际几何参数,并通过修改控制器模型参数或系统输入实现误差软件补偿。
与串联工业机器人或传统数控机床相仿,并联机床的运动学标定过程可分为四个步骤:①系统建模;②误差测量;③参数辨识;④误差补偿。
在参数辨识模型和误差补偿等理论方法研究的基础上,合理设计参数测量实验是进行正确的误差补偿和运动学标定的重要环节。
本文以天津大学开发的五坐标并联机床主模块为例介绍实验标定方法和数据测量过程,通过该方法提高机床的几何精度,并验证标定理论的正确性。
1 实验标定方法五坐标并联机床主模块标定坐标系定义如图1所示,其原点位于工作台表面,x、y、z方向如图。
该坐标系的定义和用户坐标系一致。
实验中使用一块精密平板(如图5所示)作为一个基准面,借助水平仪、千分表调整平板的工作面至铅直。
该精密平板作为基准面在整个实验过程中固定不动。
实验中所用仪器包括双频激光干涉仪、电感测微仪、水平仪、数据采集系统、千分表、精密平板和方尺等。
1.1 末端位姿误差测量项目在该实验中,首先要测量主模块的末端位姿误差,包括机床零点的调整,绕x和y轴的转角误差测量,z向相对位置误差测量,x和y方向相对误差测量,x和y轴绝对位置误差测量。
基于拆分测量的6-UPS并联机构精度的标定
第28卷第4期 2018年7月黑龙江科技大学学报Journal of Heilongjiang University of Science &TechnologyVol.28 No. 4July 2018基于拆分测量的6 -UPS并联机构精度的标定樊锐1王进2,侯立果1(1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100083;2.北京遥测技术研究所，北京100076)摘要：为提高6-U PS并联机构的运动精度，根据向量叠加原理建立了6-U P S并联机构的运动学逆解模型，采用激光跟踪仪对6 - U PS并联机构进行拆分标定实验。
应用Spatial Analyzei•软件拟合出6-U P S并联机构实际的球铰链旋转中心在静坐标系下的实际坐标值，通过对结构参数的误差补偿，分析了补偿前后的动平台位姿误差。
结果表明，沿轴的位移误差值平均下降95.66%，转角误差值平均下降87.35%。
该拆分标定方法可有效提高机构的运动精度。
关键词：并联机构；拆分标定；误差补偿；运动学精度doi：10. 3969/j.issn.2095 -7262. 2018.04.014中图分类号:TH122文章编号:2095 - 7262 (2018)04 - 0425 - 05 文献标志码：ACalibration of 6-UPS parallel mechanismbased on split measurementFan Rui ，Wang Jin1，Hou Liguo1(1. School of Mechanical Engineering Automation，Beijing University of Aeronautics & Astronautics，Beijing 100083, China； 2. Beijing Research Institute of Telemetry, Beijing 100076, China)Abstract：This paper seeks to improve the kinematic precision of6-UPS paral tablishing the inverse kinematic model based on the principle of vector s uperposit performing the split calibration experiment suing a laser tracker；fitting the actual ball joint ters of6-UPS parallel mechanism in the static coordinate system with the Spatial Analyzer；and，analyzing the pose error of the moving platform before and after compensation,through the error compensationof the structural parameters.The results show^that the displacement error along the x，y and2axes decreases by95.66% and the angle e rror value decreases by87. 35%. The study proves that the split calibration method enables a n effective improvement in the kinematic precision of the mechanism.Key words：parallel mechanism;split calibration；error compensation；kinematic precision收稿日期：2018 -04 -16基金项目：中航工业产学研专项项目（C X Y2013B H05)第一作者简介：樊锐（1963 -)，男，云南省曲靖人，教授，博士，研究方向:机电控制技术、传感器技术，E-m a i l:f a n r n i@b u a a.e d u c n。
含S副间隙6-SPS机构奇异性分析
含S副间隙6-SPS机构奇异性分析赵德胜;袁立行【摘要】采用四元数法描述6—SPS机构位姿矩阵,并把该矩阵和矢量坐标扩展为4维形式,通过推导无间隙机构的运动方程,得到了机构运动的新型雅克比矩阵JA和JB;在此基础上,利用连续接触模型得到了含间隙6—SPS机构的运动系数矩阵JAS 和JBS.分别把JAS和JBS的行列式展开,得到含间隙机构第一类奇异和第二类奇异的轨迹方程,利用MATLAB得到了机构在给定位置时的第一类位姿奇异轨迹和第二类位姿奇异三维轨迹曲面.通过把两类含间隙机构奇异轨迹曲面的比较,发现机构间隙对第二类奇异的影响大于对第一类奇异的影响;以无间隙机构奇异轨迹曲面上奇异点作为参考点,通过含间隙机构奇异轨迹曲面上与参考点相对应奇异点的相互比较,发现在参考点附近存在一个关于参考点的奇异域.%The matrix of the 6-SPS parallel mechanism was described by quaternion, and both the rotation matrix and the coordinates of the vectors are expanded to 4—dimensions. And the kinematical equations was obtained in it. The variable quantities of the equations was derivatived so that the novel Jacobian matrix JAand JBwas derived.On this basis,the JASand the JBSof the 6-SPS parallel mechanism with clearance was got through continuous contactmodel.Determinants of the JASand the JBSwas carried out, so that both the trajectory of the first singularity and the trajectory of the second singularity was obtained.when the location of the mechanism was given,their curved surfaces was obtained by the program of MATLAB. A comparison of the trajectory of the first singularity and the trajectory of the second singularity indicates that the effects of the parallel mechanism'sclearance in the second singularity was more than in the first singularity; And when the point in the trajectory of the singularity of parallel mechanism without clearance was regarded as the reference point,a comparison of the corresponding points about the reference point of the trajectory of the parallel mechanism with clearance indicates that there is a singularity region near the reference point.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】5页(P106-109,113)【关键词】四元数;奇异位形;含间隙并联机构;雅克比矩阵;奇异域【作者】赵德胜;袁立行【作者单位】西安邮电大学自动化学院,陕西西安710121;西安邮电大学自动化学院,陕西西安710121【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH1121 引言随着当代科技的发展，并联机构得到越来越广泛的应用。
6pss并联机构毕业设计开题报告
XX 大学毕业设计开题报告学生姓名：XX学号：XX 学院、系：机械工程与自动化学院专业：机械电子工程设计题目：6PSS并联式箭星对接空间姿态调整定位机构设计指导教师: XX2012年3月8日毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1.课题研究背景和意义在航空航天制造业中，飞机或火箭的主体大多采用流线型的圆柱形结构，以减小空气阻力，利于其飞行性能。
这些“圆桶状”部段便称之为舱段。
现代工业已经普遍接受了模块化的设计思想，各个舱段是分别进行设计及制造的，最后再进行总体装配。
由于飞机和火箭体积都非常庞大、结构复杂，因而其舱段的制造、装配和对接都要比通常小型机械产品困难许多。
例如，空客A380飞机机身舱段直径在7m以上，俄罗斯能源号运载火箭直径达到8m[1]。
对于如此巨大的舱段，并且要求产品具有很高的整体同轴度、两段的整体平行度、平面度和较小的外形形变。
采用传统的对接工艺方法，使用端头定位基准座、中间定位基准座和其他定位件等工艺装备来进行定位[1]是有诸多不便的。
例如传统对接工艺的缺点有：一是部件被定位后不能自由移动位置，这样即使出现定位误差也不能进行调整，定位所预加载的力也常使部件变形；二是部件的对接依赖于多人操作以及设备的协调，效率比较低；再者专用的大型对接工艺装备缺乏通用性，无法适应产品设计的变化[2]。
针对以上大型舱段装配特点，研究一种更具优越性的新方法显得迫在眉睫。
目前，欧美等国家已率先开始开发和使用数字化生产加工和装配方式[3]。
从长远看，先进数字化柔性制造理念代替传统的模拟量刚性生产方式，将是制造业发展的必然趋势。
为了可以很好的与数字化设备相结合，以达到柔性制造系统(FMS)[4]的要求，本课题研究拟给出一种基于空间并联机构学的位姿调整设备。
2.本课题国内外研究状况从空间并联机构的发展历程来看，20世纪90年代后并联机构成为机构学的研究热点之一。
6-CRS并联机器人机构及其位置分析
6-CRS并联机器人机构及其位置分析
车林仙;何兵;程志红
【期刊名称】《中国机械工程》
【年(卷),期】2010(021)014
【摘要】提出一种新型6-CRS广义Stewart并联机器人机构,建立了其几何模型.应用螺旋理论分别分析了以圆柱副中的转动和线性移动作为主动输入的合理性,研究了相应的机构位置正反解问题.为提高差分进化算法(DE)的寻优效率,将其改进为自适应逃逸差分进化算法(AEDE),可有效克服早熟收敛并提高计算精度.建立了以转动输入为主驱动的机构位置正解非线性方程组,并应用AEDE求其解;推导了以移动输入为主驱动时的位置正解封闭表达式.数值实例表明,AEDE能快速求出以转动输入为主驱动时的全部高精度位置正解,并通过位置反解验证了位置正解的正确性.【总页数】7页(P1669-1675)
【作者】车林仙;何兵;程志红
【作者单位】中国矿业大学,徐州,221008;泸州职业技术学院,泸州,646005;泸州职业技术学院,泸州,646005;中国矿业大学,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】TH112;TP242
【相关文献】
1.Exechon混联机器人的三自由度并联机构模块位置分析 [J], 李彬;黄田;刘海涛;赵新华
2.3RRC并联机器人机构位置分析的通用方法 [J], 郝秀清;陈建涛;郭宗和;胡福生
3.一类新型5自由度解耦并联机器人机构及位置分析 [J], 石志新;罗玉峰;叶梅燕
4.3-PSS/S三转动并联机器人机构的位置分析 [J], 车林仙
5.新型空间三自由度并联机器人机构的位置分析 [J], 刘治强;徐尤南;李王英
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。