2-rps+psr并联机器人运动学仿真
一种广义2-PRS-2-PSS并联机器人的设计及分析
一种广义2-PRS-2-PSS并联机器人的设计及分析一种广义2-PRS/2-PSS并联机器人的设计及分析摘要：机器人技术的发展促进了许多领域的自动化和智能化。
本文将介绍一种广义2-PRS/2-PSS并联机器人的设计及分析。
首先，我们将介绍机器人的概念和应用领域。
然后，我们将详细阐述广义2-PRS/2-PSS并联机器人的机构特点和工作原理。
接下来，我们将详细描述该机器人的设计过程，包括主要零部件的选择和组装。
最后，通过仿真分析和实验验证，我们将评估该机器人的性能和应用潜力。
关键词：机器人，广义2-PRS/2-PSS，并联机器人，设计，分析1. 引言随着现代工业的发展和人类对生活质量的要求日益提高，机器人技术正成为不可或缺的一部分。
机器人的应用范围涵盖工业生产、医疗辅助、军事领域等多个领域。
在这些应用中，广义2-PRS/2-PSS并联机器人因其优良的运动特性和较好的精度受到了广泛关注。
2. 机器人的概念和应用领域机器人是指能够执行人类工作或动作的自动化系统。
机器人可以模拟人类的动作、感知和决策能力，能够完成各种重复性、高精度、高危险或低效率的任务。
机器人的应用领域包括工业自动化、医疗辅助、军事救援等。
3. 广义2-PRS/2-PSS并联机器人的机构特点和工作原理广义2-PRS/2-PSS并联机器人是一种具有两个并联机构的机器人系统。
它由两个平移-旋转并联机构（PRS）和两个平行-旋转并联机构（PSS）组成。
这种机构能够实现高自由度的运动，并具有较好的力矩与精度特性。
该机构的工作原理是通过控制各个关节的位置和角度，实现机器人的运动和操作。
4. 广义2-PRS/2-PSS并联机器人的设计过程4.1 主要零部件的选择在设计过程中，我们需要选择合适的零部件来构建机器人系统。
主要的零部件包括电机、传感器、控制器等。
选择合适的零部件是确保机器人系统能够正常运行和实现预期功能的关键。
4.2 零部件的组装在零部件选择完成后，我们需要将它们进行组装。
一种新型并联灌注机器人动力学分析与仿真
第50卷第9期2019年9月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.50No.9Sep.2019一种新型并联灌注机器人动力学分析与仿真杨会1，房海蓉1,2，方跃法1,2(1.北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京，100044；2.北京交通大学载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室，北京，100044)摘要：针对用于大型航天器防热层灌注的3PSS−PU并联灌注机器人，进行动力学分析与仿真验证。
建立并联机构逆运动学模型，通过对数学模型求导，分别求解并联机构驱动滑块和连杆的速度、加速度与动平台速度、加速度之间的映射关系，得到并联机构的支链雅克比矩阵。
在此基础上，利用虚功原理建立并联机构的动力学模型，并通过Mathematica和Adams软件，在动平台沿zb 轴移动和沿yb轴转动2种运动轨迹下，分别对比3个驱动滑块的位移、速度、加速度以及驱动力等运动参数的理论曲线和仿真变化曲线。
研究结果表明：所建立并联机构运动学和动力学模型正确，并联机构不仅具有良好的移动性能，而且具有较好的转动性能，为并联灌注机构动力学性能进一步研究以及控制系统的设计提供了理论依据。
关键词：并联灌注机器人；雅克比矩阵；动力学；虚功原理；数值仿真中图分类号：TH112文献标志码：A文章编号：1672-7207（2019）09-2118-10Dynamics analysis and simulation of a novel parallelperfusion robotYANG Hui1,FANG Hairong1,2,FANG Yuefa1,2(1.School of Mechanical,Electronic and Control Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China;2.Key Laboratory of Vehicle Advanced Manufacturing,Measuring and Control Technology,Ministry ofEducation,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China)Abstract:For the3PSS−PU parallel perfusion robot used for the thermal protection layer perfusion of the large-scale spacecraft,the analysis of dynamics and numerical simulation were conducted.The inverse kinematics model was established.Through the derivation of the mathematical model,the mapping relationship between the velocity and the acceleration of the driving slider and the link and the velocity and acceleration of the moving platform was derived.And the link Jacobian matrix of the mechanism was also obtained.On this basis,the dynamics model of the parallel mechanism was established by using the principle of virtual work.With the Mathematica and Adams software,the theoretical and simulation curves of the displacement,velocity,acceleration and driving force of each driving joint formed when the moving platform moves along the zbaxis and rotates aboutybaxis were compared,respectively.The results show that the kinematics and dynamics model of the parallel收稿日期：2018−11−21；修回日期：2019−03−13基金项目(Foundation item)：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2018JBZ007)；国家自然科学基金资助项目(51675037) (Project(2018JBZ007)supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities;Projects(51675037) supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者：房海蓉，博士，教授，从事机器人机构学研究；E-mail：***************.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2019.09.008第9期杨会，等：一种新型并联灌注机器人动力学分析与仿真mechanism is correct,and the parallel mechanism not only has good mobile performance but also has good rotation performance.The above studies provide important theoretical basis for the further study of the dynamics performance and the design of the control system of the parallel perfusion mechanism.Key words:parallel perfusion robot;Jacobian matrix;dynamics;principle of virtual work;numerical simulation航天器进入和返回太空阶段时会受到巨大的加热效应，影响飞行员的安全和机载仪器的正常运转，因此，通常在航天器的外部铺设防热层结构[1−3]，并通过对防热层结构进行防热材料灌注以实现其热防护功能[4−5]。
毕业设计(论文)-空间3-rps并联机构的运动分析与仿真[管理资料]
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毕业设计（论文）题目：空间3-RPS并联机构的运动分析与仿真题目类型：论文型学院：机电工程学院专业：机械工程及自动化年级：级学号：学生姓名：指导教师：日期： 2010-6-11摘要3-PRS并联机构是空间三自由度机构，该机构具有支链数目少、结构对称、驱动器易于布置、承载能力大、易于实现动平台大姿态角运动等特点，目前已在工程中得到成功应用。
本文基于空间机构学理论，对3-RPS并联机构进行了相关的运动学分析。
在对机构结构分析的基础上，对机构的输出位姿参数进行了解耦分析，得到了机构输出参数间的解耦关系式；用解析法推导了机构的位置反解方程；用数值法实现了机构的位置正解；依据驱动副行程、铰链转角、连杆尺寸干涉等限制因素确立约束条件，利用极限边界搜索算法搜索了3-PRS并联机构的工作空间，分析了该机构工作空间的特点，并进行了工作空间体积计算。
最后基于ADAMS软件平台，建立了3-RPS并联机构的三维实体简化模型，对3-RPS并联机构的运动进行了仿真。
本文的研究为3-RPS并联机构的结构设计与应用提供了参考。
关键词：3-PRS并联机构；位置正解；位置反解；工作空间；运动仿真ABSTRACT3-PRS parallel mechanism is a three degrees of freedom of space agencies, the agency has a small number of branched-chain, structural symmetry, the drive is easy layout, carrying capacity, easy to implement a large moving platform attitude angle motion and other characteristics, has been successfully applied in engineering . Based on the theory of space agencies, on the 3-RPS parallel mechanism was related to kinematics analysis. In the analysis of the structure, based on the position and orientation of the body of the output parameters of the decoupling analysis, the decoupling of the output parameters of the relationship; analytic method derived by inverse position equations institutions; achieved by numerical methods body forward position; based driver Vice trip, hinge angle, rod size interference and other constraints set constraints, using the limit boundary search algorithm for searching for the 3-PRS parallel mechanism of the working space, analysis of the sector space characteristics, and a working space of volume. Finally, based on ADAMS software platform, the establishment of the 3-RPS parallel mechanism of three-dimensional solid simplified model of 3-RPS parallel mechanism of the movement is simulated. This study for the 3-RPS parallel mechanism structure provides a reference design and application.Key word: 3-PRS parallel mechanism; forward position;inverse position;workspace ;motion simulation.目录摘要IIABSTRACT III前言VII第1章绪论1课题研究的意义 1并联机构简介 2并联机构的国内外发展现状 3少自由度机构介绍 6少自由度的研究意义 6少自由度并联机构的研究现状 (6)本文主要研究内容7第2章并联机构的组成原理及运动学分析 (9)引言9并联机构自由度分析9并联机构的组成原理10并联机构的研究内容11运动学分析11工作空间分析12本章小结13第3章3-PRS并联机构位置分析14引言14空间3-RPS并联机构14机构组成143-RPS并联平台机构的位姿描述 (15)3-RPS并联平台机构位姿解耦 (19)3-RPS并联平台机构的位姿反解203-RPS并联平台机构的位置正解23本章小结：25第4章3-RPS并联机构的工作空间分析 (26)引言263-RPS并联平台机构的工作空间分析 (26)机构的运动学约束263-RPS并联机构工作空间边界的确定 (28)工作空间分析算例29工作空间体积的计算方法29本章小结30第5章3-RPS并联机构的仿真与应用 313-RPS并联机构的的三维建模31ADAMS软件介绍313-RPS并联机构的建模313-RPS并联机构的运动仿真323-RPS并联机构的应用34本章小结37总结与体会38谢辞39参考文献40前言机构的发明与发展同人类的生产、生活息息相关，它促进着生产力的发展、生产工具的改进和人类生活水平的不断提高。
基于ADAMS的并联机器人运动学和动力学仿真
第22卷 第8期计 算 机 仿 真2005年8月 文章编号:1006-9348(2005)08-0181-05基于ADA M S的并联机器人运动学和动力学仿真游世明,陈思忠,梁贺明(北京理工大学机械与车辆工程学院,北京100081)摘要:应用机械系统动力学仿真分析软件ADAM S,建立了Stewart型并联机构的虚拟样机模型,包括对并联机器人各部件的简化方法、在ADAM S中的模型描述及仿真过程控制,并利用该虚拟样机模型对并联机器人进行了运动学和动力学分析。
为并联机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。
实现了在计算机上通过使用CAE仿真软件来对并联机器人的运动和动力性能进行分析,为并联机器人的设计提供了一套有效的分析方法。
关键词:并联机器人;运动学;动力学;虚拟样机中图分类号:TP391.9 文献标识码:AK i nema tics and D ynam ics S i m ula tion of P M T Ba sed O n ADAM SY OU Shi-m ing,CHEN Si-zhong,L I A N G He-m ing(School ofM echanical and Vehicle Engineering,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China)ABSTRACT:This paper uses mechanic dynam ic analysis soft ware ADAM S to build a virtual p rototype of theStewart Parallel KinematicsM achine Tool,gives the detail of si mp lified method of model,ADAM S descrip tion ofmodel,control of si m ulating p rocess.The virtual p rototyp ing model of the P M T p rovides the theoretic foundationand main parameters for the system design,p roduction and app lication in experi m ent.It show s the si mulation forthe kinematics and dynam ics of P M T,realizes an effective method for the engineering design w ith the CAEsoft ware on computer.KEYWO RD S:Parallel kinematics machine tool;Kinematics;Dynam ics;V irtual p rototype1 引言1965年,德国学者Stewart提出了一种新型的、6自由度并联机器人平台机构,称为Stewart平台。
并联机械手运动学分析及仿真
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图 4 丝杠副滑动距离为 50mm 时机构的工作空间 Fig.4 Work Space Machine when Lead Screw Sliding Distance is 50mm
能良好。 （2）根据机构工作空间分析，得出该机构的工作空间受杆长
最大伸缩量、虎克铰转角范围的限制；工作空间是连续的，无空洞 和空腔。基于空间搜索法在 Matlab 下对不同坐标值下的工作空 间截面进行了仿真，验证了上述的结论。
（3）进行腊模加工方式模拟焊枪运动实验，结果表明，该机 械手运动平台灵活空间较大，可以满足焊接需求。
-60
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Time
图 2 丝杠副的速度规律 Fig.2 Lead Screw Speed Law 分析刀尖的运动规律为：x=2t，y=t+10sin（t），z=455 时，丝杠 副的加速度规律，如图 3 所示。所有杆是在同一个坐标系下显示 的 6 根支链的加速度规律。
机构的限制的，每一铰链的转角必须满足 θi燮θmax；杆件的尺寸干 涉。连接动平台和定平台的各个杆件都具有一定的几何尺寸，因 此杆件在运动过程中可能发生相互干涉。设杆件是直径为 D 的 Di>D 圆柱体，两相邻杆件轴线之间的距离必须满足。通过理论分 析与 Matlab 的仿真，得出了各种因素对工作空间的影响程度。
并联机器人运动学正解新算法及工作空间本体研究
《并联机器人运动学正解新算法及工作空间本体研究》•引言•并联机器人运动学模型•新算法及实现•工作空间本体研究•实验与结果分析目•结论与展望录CHAPTER引言研究背景与意义并联机器人（Parallel Robot）作为一种具有广泛用途的机器人，在许多领域都有重要的应用价值。
相比串联机器人，并联机器人在某些方面具有更高的性能和更稳定的运动特性。
然而，并联机器人的运动学正解算法及工作空间本体的研究仍存在诸多挑战和问题需要解决。
研究现状与问题研究内容与方法同时，本研究还将对并联机器人的工作空间本体进行深入研究，以拓展其应用范围。
研究方法将包括理论分析、数学建模、仿真实验和实际实验等步骤。
本研究旨在提出一种新的并联机器人运动学正解算法，以解决现有算法存在的问题，并通过实验验证其有效性。
CHAPTER并联机器人运动学模型并联机器人的结构并联机器人的特点并联机器人结构与特点运动学模型的基本概念并联机器人的运动学模型包括正运动学和逆运动学，其中正运动学研究机器人末端的位置和姿态，逆运动学研究如何控制机器人的运动。
建立运动学模型的方法通过几何学和代数学的方法，建立并联机器人的正运动学和逆运动学模型，并进行数学描述和分析。
运动学模型建立求解算法的基本思路求解算法的实现模型求解算法设计CHAPTER新算法及实现算法原理与流程算法原理该研究提出了一种新的并联机器人（Parallel Robot）运动学正解算法。
该算法基于几何方法和代数方法，通过建立机器人各部分之间的数学模型，推导出运动学正解公式。
算法流程该算法首先建立并联机器人的数学模型，然后通过迭代计算出各关节变量的值，使得机器人的末端可以达到指定的位置和姿态。
算法实现细节坐标系建立01数学模型建立02迭代计算03算法验证与比较验证方法比较对象结论CHAPTER工作空间本体研究工作空间定义与性质工作空间定义工作空间性质本体是用于描述领域知识的概念模型，通过本体理论可以实现对领域内概念、实体及它们之间的关系进行形式化描述。
二自由度冗余驱动并联机器人的动力学建模及控制
03
二自由度冗余驱动并联机 器人模型建立
动力学模型建立
确定机器人结构参数
01
根据机器人结构，确定各部分的结构参数，包括连杆长度、质
量、转动惯量等。
建立动力学方程
02
根据牛顿第二定律，建立机器人的动力学方程，包括关节扭矩
、速度和加速度等。
考虑摩擦与重力影响
03
考虑机器人运动过程中可能受到的摩擦力、重力等影响因素，
与现有技术的比较
我们将所提出的控制算法与现有的控制算法进行了比 较。通过比较发现，我们所提出的控制算法在跟踪性 能和抗干扰能力方面具有优势。
讨论
虽然我们在实验中取得了令人满意的结果，但仍有许 多方面需要进一步研究。例如，我们可以考虑增加更 多的传感器和优化机器人的结构以提高其性能。此外 ，我们还可以研究更复杂的轨迹跟踪和控制任务。
05
实验研究与结果分析
实验平台搭建
硬件平台
为了进行实验研究，我们构建了一个二自由度冗余驱动 并联机器人平台。该平台使用高质量的硬件组件，包括 高性能电机、高精度编码器和高速控制器等。
软件平台
我们开发了一个基于MATLAB/Simulink的软件平台，用 于实现机器人的控制算法和数据采集。
实验结果分析
未来研究展望
01
02
03
研究更加精确的动力学模型，考虑更 多的影响因素，以提高机器人的运动 性能。
探索更加智能的控制方法，如基于人 工智能的控制算法，以提高机器人的 自适应性。
对机器人的轨迹跟踪性能进行更全面 的评估，包括在不同工况下的表现， 以及与其他类型机器人的对比分析。
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THANKS
研究方法
采用理论分析和实验研究相结合的方法，首先对冗余驱动并联机器人的结构和运动学进行分析，然后建立其动力 学模型，并设计相应的控制算法，最后通过实验验证其有效性和可行性。
平面并联机器人的运动学和动力学研究
平面2自由度并联机器人的运动学和动力学研究林协源1刘冠峰1（1.广东工业大学广州）摘要：本文面向高速高精LED电子封装设备设计了一种高速高精2自由度平面并联机构（2-PPa并联机器人）。
该机构由一个动平台和两个对称分布的完全相同的支链组成，每个支链中都有一个移动副(驱动关节)和一个由平面平行四边形组成的特殊转动动副。
首先推导出该机器人的运动学模型包括正反解；其次结合焊线机实际工艺要求提出多项机构性能指标对该机构的几何参数进行多目标优化；然后基于Euler-Lagrange 方程建立该机器人的动力学方程，最后通过算例分析两个移动副在动平台按照一定轨迹运动时其速度、加速度和驱动力的变化规律。
这些为接下来研究该机器人的动态性能和系统解耦控制等都具有重要意义。
关键词：2自由度平面并联机器人运动学动力学Kinematic and Dynamic Analysis of a PlanarTwo-degree-freedom Parallel ManipulatorLIN Xieyuan1LIU Guanfeng1（1.Guangdong University of Technology Guangzhou ）Abstract：In this paper，a type of planar 2-DOF parallel manipulator is proposed for uses in design of high- speed and high-accuracy LED packaging machines. The manipulator consists of a moving platform and two identical subchains. Each subchain is made of a prismatic joint (actuator) and a parallelogram with four passive revolute joints. We first derive the kinematic model of the manipulator. Then, we determine the optimal geometric parameters of the manipulator by solving a multi-goal optimization problem based on performance indices. We compute the dynamic equation use Euler-Lagrange formulation and use it to analyze the relationship between velocity, acceleration and driving torque of joints. This analysis is important for further study of the dynamic performance and the decoupling control methods for the manipulator.Key words:2-DOF Planar parallel manipulator Kinematics Dynamics0 前言在电子、包装和食品等轻工业场合中，机器人只需要3到4个自由度即可满足使用要求。
2RPU_RPS并联机构运动学分析及仿真
并联结构具有精度高、刚性好、承载力强等优点,特别是两转一移并联机构[1-2]。
并联机构尤其在高精度和有刚度要求或大负荷要求的领域受到青睐,要促进其在加工领域得到实际应用,对并联机构进行运动学分析及仿真不可或缺。
三自由度机构是并联机构中的一大类,通常由定平台、动平台和由连接两者的三个移动分支组成的闭环机构组成。
它具有三个自由度,运动性质为运动平台输出两个转动和一个移动。
这种并联机构广泛应用于工业装配机器、姿态调节器、并联机床、工作台等领域。
典型如由3自由度并联机构和2自由度转头串接组成的Tricept 系列机器人[3-4]、Exechon 系列机器人[5-6]、并联动力头配以两自由度移动副的Sprint Z3五轴混联联动加工技术[7]、TriVariant 机器人[8]等。
本文中选择了到目前少有构建的2RPU_RPS 构型,并研究了该并联机构运动学正/逆解的解析方法,在此基础上进行工作空间分析和运动学仿真。
1结构分析与坐标系建立本文研究的构型如图1所示,由定平台B 1B 2B 3、动平台A 1A 2A 3以及连接两平台的三条支链构成。
支链1和2为同样的RPU 支链,一端用虎克铰(U )与动平台连接,另一端用转动铰(R )与定平台连接;支链3为RPS 支链,一端用球铰(S )与动平台连接,另一端用转动铰(R )与定平台连接,三条支链中移动铰(P )表示其为主动副。
在定平台上建立参考坐标系B-xyz ,在动平台上建立A-uvw 。
△A 1A 2A 3和△B 1B 2B 3分别为底边长度为2a 和2b 的等腰直角三角形,B 1B 3=B 2B 3,∠A 1A 3A 2=90°。
B 、A 两点分别为B 1B 2和A 1A 2的中点。
2运动学分析2.1并联机构运动学逆解运动学逆解指的是已知末端平台姿态的三个独立变量θ、σ、Z 0,求各个驱动杆件的杆长变量q 1、q 2、q 3。
通过z-y-x 欧拉角,即绕z 轴旋转φ角,然后绕y 轴旋转θ角,最后绕x 轴旋转角σ。
2URR-SRR-RUPUR并联式腿部康复机器人机构设计与运动性能分析
2URR-SRR-RUPUR并联式腿部康复机器人机构设计与运动性能分析叶增林1张良安2陈华1吴昊1（1马鞍山学院人工智能创新学院，安徽马鞍山243100）（2安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243002）摘要基于腿部关节康复机理，提出了一种2URR-SRR-RUPUR4自由度并联式腿部康复机器人，该机构能够实现踝关节的外展和内收运动、膝关节的屈伸运动、髋关节的内旋和外旋运动以及腿部的牵伸运动。
基于螺旋理论分析了该机构在一般位型和初始位型下的约束螺旋系和自由度性质。
建立了2URR-SRR-RUPUR并联机构的运动学模型，采用闭环矢量法求解机构的运动学逆解并分析了机构的速度雅可比矩阵，在此基础上，对机构的工作空间和奇异性进行研究，得到了机构的工作空间图和奇异位型。
基于腿部关节康复运动路径对机构进行轨迹规划，将规划结果采用SolidWorksMotion软件进行运动仿真分析，仿真结果表明，机构运动连续平滑，适合腿部康复运动训练，具备良好的应用潜力。
关键词腿部康复并联机构自由度螺旋理论运动学逆解奇异性分析运动仿真Design and Motion Performance Analysis of2URR-SRR-RUPUR ParallelLeg Rehabilitation Robot MechanismYe Zenglin1Zhang Liang'an2Chen Hua1Wu Hao1（1College of Artificial Intelligence，Ma'anshan University，Ma'anshan243100，China）（2School of Mechanical Engineering，Anhui University of Technology，Ma'anshan243002，China）Abstract Based on the mechanism of leg joint rehabilitation，a2URR-SRR-RUPUR four-degree-of-freedom parallel leg rehabilitation robot is proposed，which can realize the abduction and adduction of ankle joint，flexion and extension of knee joint，hip joint abduction and adduction movements and leg stretching movements.Based on the spiral theory，the constrained spiral system and the degree of freedom properties of the mechanism in the general configuration and the initial configuration are analyzed.The kinematics model of the 2URR-SRR-RUPUR parallel mechanism is established.The closed-loop vector method is used to solve the in‐verse kinematics of the mechanism and the velocity Jacobian matrix of the mechanism is analyzed.On this ba‐sis，the working space and singularity of the mechanism are studied，the workspace map and singularity config‐uration of the mechanism are obtained.The trajectory planning of the mechanism is based on the rehabilitation path of leg joints，and the planning results are analyzed by SolidWorks Motion software.The simulation results show that the movement of the mechanism is continuous and smooth，suitable for leg rehabilitation training and has good application potential.Key words Leg rehabilitation parallel mechanism Degree of freedom Spiral theory Inverse kinemat‐ics Singularity analysis Motion simulation0引言我国已经步入了人口老龄化社会，据OECD人口发展预测，到2030年，中国的老龄化比例将超过日本，成为世界上老龄化问题非常严峻的国家[1]。
2PRC-PRS并联平台运动学分析与控制系统开发
较高。如图 1 所示，在 2PRC-PRS 并联机构的设计中， 创造性的将转动副和圆柱副复合在一起，这就使得分支 运动链的尺寸大大缩短，整体结构更加紧凑，也减小了 运动惯性，同时在结构设计中共轴线的两个圆柱副共用 一条高刚度不锈钢光轴，直接避免了因轴线不共线而产 生的偏差，由于转动副和圆柱副复合在一起，在运动过 程中连杆施加给转动副的驱动力并不会对圆柱副产生附 加力矩，改善了圆柱副光轴的受力情况，减少了非期望 磨损，同时提高了驱动力利用率，这为今后并联平台的 分支结构设计提供了新思路。
农业工程方面的作业往往在山地、林地、丘陵等复 杂地况进行[7]，机械结构简单、灵活性好、成本较低的少 自由度并联机器人在这方面具有得天独厚的优势，在一 些作业中，农作物的采摘、种植、辅助运输等作业操作 过程相对简单，并且精度要求不高，具有两转一移（2R1T） 3 自由度的并联机器人就可以满足作业要求。2R1T 并联 机构是少自由度并联机构中的一类，自 1983 年 Hunt 提 出了 3-RPS 并联机构[8]以来，少自由度并联机构尤其是 2R1T 并联机构便受到广泛关注，与 6 自由度并联机器人
联平台样机，结合贝加莱公司生产的伺服运动控制器，添加相应外围设备，对并联平台设计了一套基于 Powerlink 总线的
网络化运动控制系统，组装了电控柜，并以 Automation Studio 3.0 为软件开发平台，基于 ST 编程语言开发了控制软件；
2-SPR-RPS并联机构静力分析
2-SPR-RPS并联机构静力分析张宁斌;项济南;李秦川;陈巧红【摘要】2-SPR-RPS并联机构具有1个移动和2个转动自由度,可用做搅拌摩擦焊机器人.在实际工况下,该机构端部动平台受力条件复杂,多支链耦合,故有必要对其进行静力学分析.首先通过拆杆,建立矢量6维力平衡方程;其次采用自由度解耦,分别调整动平台2个转角和动平台高度值,分析了3种单自由度状态下各杆件受力曲线,从而获得输出端位姿参数与并联机构驱动-约束反力之间的映射;最后,对单变量参数重新组合,得到完整的静力图谱.研究结果可对2-SPR-RPS并联机构的驱动电机选型、机构关节承载分析、结构强度设计提供参考.【期刊名称】《浙江理工大学学报》【年(卷),期】2016(035)005【总页数】7页(P713-719)【关键词】并联机构;少自由度;静力分析;矢量法【作者】张宁斌;项济南;李秦川;陈巧红【作者单位】浙江理工大学,机械与自动控制学院,杭州310018;浙江理工大学,机械与自动控制学院,杭州310018;浙江理工大学,机械与自动控制学院,杭州310018;浙江理工大学,信息学院,杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TP24并联机器人是机器人的一大分支，与串联机器人相比，具有累积误差小、承载能力大、刚度好、惯性力较小等优点，因而在某些应用上有很大优势。
少自由度并联机构[1]的自由度少于6，结构简约，驱动件少，控制简便，成本相对低廉，具有广阔的工业应用前景[2-4]。
机构静力传递特性分析[5-7]是设计少自由度并联机构的重要环节。
静力分析能够初步确定机器工作时所需的驱动力、约束反力、能承受的最大载荷等，为动力学分析、机构整体结构设计、驱动器设计、强度校核等提供依据。
国内外学者已对少自由度并联机构的静力分析进行了研究。
刚度映射是早期研究并联机构内部静力传递特性的主要方法[8]，而对于轻型机构而言，重力产生主动力较小，故在实际平衡计算中将其忽略[9]。
一种新型两自由度柔性并联机械手的动力学建模和运动控制_胡俊峰
一种新型两自由度柔性并联机械手的动力学建模和运动控制X DYNAMIC MODELING AND KINEMATIC CO NTROL OF A NOVEL 2-DOF FLEXIBLE PARALLEL MANIPULATOR胡俊峰X X1张宪民2(1.江西理工大学机电工程学院,赣州341000)(2.华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640)HU JunF eng1ZHAN G XianM in2(1.School o f Mechanical&Electrical Engineering,Jiangxi University o f Science andTechnolo gy,Ganzhou,341000,China)(2.School o f Mechanical&Automotive Engineering,South China University o f Technology,Guangzhou510640,China)摘要对一种新型两自由度柔性并联机械手的动力学模型和运动控制进行研究。
首先,考虑刚)柔耦合影响,利用假设模态法和Lagrange乘子法,推导出系统的动力学方程,该方程为微分)代数方程组。
为了设计控制器,采用坐标分块法将该微分)代数方程组化为二阶微分方程组。
然后,根据机械手的控制要求,采用滑模变结构方法设计控制器,该控制器能跟踪所期望的运动轨迹,同时柔性构件的弹性振动得到抑制。
仿真结果表明该控制器的可行性和有效性。
关键词并联机械手柔性构件滑模变结构控制假设模态法中图分类号TH112TH113Abstract For a novel2-DOF(degree of freedom)flexible parallel manipulator,i ts dynamic model and kinematic control were studied.Taking into account the effect of rigid-flexible coupling,the dynamic equations of the system were derived by using assu med mode method and Lagrange multiplier method.It is a differential algebraic equations.In order to design a controller,the coordinate-par-titioned method is used to convert the differen tial algebraic equations in to a second-order differential equations.According to the demand of control,the variable structure control method is applied to design the controller in order to acq uire desired trajectory and attenuate the elastic deformation of flexible parts.The si mulation resul ts show the feasi bility and effectivenss of the controller.Key words Parallel manipulator;Flexible part;Variable structure control;Assum ed mode methodCorrespon ding author:H U JunFen g,E-mail:h jf su per@,Tel:+86-20-87110345,Fax:+86-20-87110069The project supported by the National Natural Science Foundation of Chi na for Distinguished Young Scholars(No.50825504).Manuscript received20091009,in revi sed form20100104.引言并联机器人具有高速度、高精度、高承载能力等特点,在许多领域得到应用。
两自由度并联机械手运动仿真
两自由度并联机械手运动仿真徐艳华倪雁冰梅江平李可天津大学机械工程学院两自由度并联机械手运动仿真徐艳华 倪雁冰 梅江平 李可(天津大学机械工程学院)摘 要：本文采用虚拟样机仿真软件MSC.ADAMS 对两自由度并联机械手样机模型进行运动学分析，仿真过程中通过预估末端件的运动规律，然后依据运动仿真结果方便地求得主动件的运动输入曲线。
关键词：并联机械手 虚拟样机 运动仿真Keywords: Parallel robot; Virtual prototype; Kinematic simulationAbstract: In this paper the kinematics analysis of a 2-DOF high-speed parallel robot was discussed on the basis of MSC.ADAMS-the software about the mechanical simulation. Given the kinematics trace of the moving platform, it is easy to determine the revolute angle of the drive arms by means of the kinematic simulation.1 机构简介如图1所示，二自由度高速并联机械手主要由两条运动链和动平台组成，每条运动链包含两个平行四边形，其中一个由主动臂和副主动臂构成，另一个由两条从动臂构成。
两个平行四边形之间通过刚性肘关节连接，该结构使得动平台始终保持与机架呈固定姿态。
整个结构通过动平台与机架连接，当机构在平面内运动时，主动臂末端连接的伺服电机驱动两条运动链共同作用于动平台完成操作；当机构需要在与运动平面正交的纵方向运动时，则通过伺服电机驱动丝杠带动静平台，进而带动整个机构完成进给运动。
动平台末端可以根据生产中图2 2-DOF 并联机械手虚拟样机的实际需要来安装不同形式的手爪。
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析则不 比六 自由度并联机器人机构学简 单，有 时甚至是更 困难
的。 自由度机器人 中研究最为典型的是 ３ Ｒ Ｓ ！ － Ｐ 并联机器人 ， 方 跃法、 高峰等在机器人运动学的正反解、 工作空 间等方面作 了深 入研究。本文研 究的２ Ｒ Ｓ Ｐ Ｒ并联机器人就是在 ３ Ｒ Ｓ －Ｐ＋Ｓ －Ｐ 并联机 器人的基础上演化而来 ， 我们称其为 ３ Ｒ Ｓ － Ｐ 并联机器人的 “ 变型
维普资讯
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图 １ － Ｐ 并 联机 器人 结构 简图 ３ ＲＳ
作 者 简介 ：周 仁 和 淮 阴 工 学 院机械 工程 系教 师 ，硕 － ￣ 究 生 。研 究方 向 为 机 电一 体 化技 术 与并联 机 器人 。 ｋ － －
李开明
刘远伟
周 仁 和 李 开 明 刘 远伟
（ 淮 阴工 学院 ，淮 阴 ２ ３ ０ １ ２ ０ ３；２ 南 京 理 工 大 学 ， 南 京 ２ ０ ０ １ ０） ０
摘 要 ：对 ２ Ｒ Ｓ Ｐ Ｒ并联机器人进行 了构型分析并计算 了 自由度 ；然后建立 了 ２ Ｒ Ｓ Ｐ Ｒ并联机器人 反解数 学 － Ｐ＋ Ｓ － Ｐ＋ Ｓ 模型， 建立 了其约束方程 ， 得到 了其运动学数值反解 。 Ａ Ａ ｓ 在 Ｄ Ｍ 环境下对该机器人进 行了运动学数值仿真分析 ， 出 了位 得 移 速 度与加 速度 的变化 规律 。
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｐａ ａｌ ｅｌ ｙ ｒ ： ｒ ｌ ｍａ ｐ ａ ｏ ｎｉ ｕｌ ｔ ｒ
ｒ ｖ ｒ ｅ ｏ ｕ ｏ ｅ ｅ ｓ ｓ ｌ ｔｉ ｎ
ｋｉ ｍ ｔｉ ｓ ｎｅ ａ ｃ
ｓ ｍ ａ ｉ ｎ ｎａ ｙｓ ｓ ｉ ｕｌ ｔ ｏ ａ ｌ ｉ
．
Ｏ 引 言
并联 机 器人 ， 一般 是 指 与 具 有 串 联 结 构 的工 业 机 器 人 （ ｒ ｓ ｍ ｎｉ ｕ ｔ ｒ 相对 的 、具有 并联结 构 的机器 人 Ｓ ｉ ｅ ｅ ａ １ ） Ｐ ａ０ （ａ ａ １ ｌｍ ｎ ｐ ｌｔ ｒ ，其机械 结构实质 是一个 空间并联机 ｐ ｚ ｌ ｅ ａ ｉｕ ａ ｏ ） 构 （ｐ ｔ ａ ａ ａ １ ｌ ｍ ｃ ａ ｉ ｍ Ｐ ） ｓ ａ ｉ ｌ ｐ ｒ ｌ ｅ ｅ ｈ ｎ ｓ ，Ｓ Ｍ 。并联机 器人具有 结
机构 ” 。该机器人 与 ３ Ｒ Ｓ并联机 器人相 比，它的 ３条 支链配 一Ｐ
置方式发生 了改变 ，变得 不对 称 了，这对该机构 的数值分析带
来 了很 多新 的 问题 ，本 文将 对此情 况进 行分析 。
１ ３Ｒ Ｓ 联机器人到 ２ Ｒ Ｓ Ｐ Ｒ 一 Ｐ 并联机器人并联 －Ｐ 并 一Ｐ＋Ｓ３ＲＳ 机器人的变型过程
关键词 ：并联机器人 反 解 运动 学 仿真分析
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｈｉ ｐａ ｅ ｂｒ ｅ ｌ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ － Ｐ ＋ Ｓ ｍａ ｐ ａ ｏ ａ ｄ ａ ｃ ｌ ｔ ｓ ｈ ｆ ｅ ｄ ｍ， ａ ｄ ｅ ｓ ｔａｔＴ ｓ ｐｒ ｉ ｆ ｙ ｎ ｌ ｓ ｓ ｈ ２ Ｒ Ｓ Ｐ Ｒ ｎｉ ｕｌ ｔ ｒ ｎ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｒ ｅ ｏ ｎ ｓ ｔ ｔｅ ｈ ｍａ ｈｅ ｔｉ ｌ ｔ ｍａ ｃａ ｍｏ ｅｌ ｄ ｏｆ ｈ ｍａ ｐ ａ ｏ ａｎ ｔ ｒｅ ｔ ａｉ ｔ ｑ ｔｉ ｎｓ Ｆ ｏ ｔ ｅ ｅ， ｗｅ ａ ｇｅ ｔ ｔ ｅ ｎｉ ｕｌ ｔ ｒ ｄ ｈｅ ｓ ｒ ｎ ｅ ｕａ ｏ ． ｒ ｍ ｈ ｓ ｃ ｎ ｔ ｈｅ ｋ ｎｅ ｔ Ｃ ｒ ｖ ｒ ｅ ｏ ｕｔｉ ｎ ｏｆ ｈ ２ ＲＰ ＋ Ｓ ｍａ ｐｕｌ ｔ ｒ Ｉ ａｌ ｏ ｉ ｍａ ｉ Ｓ ｅ ｅ ｓ ｓ ｌ ｏｓ ｔ ｅ － Ｓ Ｐ Ｒ ｎｉ ａｏ． ｔ ｓ ｆｉ ｓ ｅ ｔ ｅ ｎｉ ｈ ｓ ｈ ｋｉ ｅ ａ ｃｓ ｎ ｍ ｔｉ Ｓｉ ｍｕｌ ｔｉ ｎ ａ ｏ ａ ａｌ ｓ ｓ ｆ ｈｅ ｍ ｎ ｐ ｌ ｔ ｒ ｎ ｄ ｍ ｎ ｙ ｉ ｏ ｔ ａ ｉ ｕ ａ ｏ ｉ Ａ ａ ｓ， ｇ ｔ ｔ ｃ ａ ｇ ｌ ｗ ｏ ｈ ｄ ｓ ａ ｅ ｎ ， ｖ ｏ ｉ ｙ ｎ ａ ｃ ｅ ａ ｏ ． ｅ ｓ ｈｅ ｈ ｎ ｅ ａ ｆ ｔ ｅ ｉ ｐｌ ｃ ｍｅ ｔ ｅｌ ｃ ｔ ａ ｄ ｃ ｅｌ ｒ ｔｉ ｎ
应用 场合， 所以 目前有 关六 自由度并联机构位置分析 、 动学与 运
动力 学分析 以及它 的特殊位形分析 等方面都 己受到厂‘ 泛的关注。
随着 对六 自由度并联机器人研 究的深入 ， 作为并联机器人家族 中 更为 众多 的少 自由度并联机器 人机构， 由于其 具有结构相对 简
单、 控制容易、造价低 等优 点，目前己成为机器 人领域研 究的新 热点 ， 一般地，自由度少 于六 的低 自由度 （ｏ ＝ — ） Ｄ ｆ ２ ５ 串联机器人 的机 学分析相对容 易。 而， 自由度并联机器人 的机构学分 然 少
３ Ｒ Ｓ并联 机器 人的简图见图 ｌ －Ｐ 。 这 里每条支链都 为转动副 一 移动副 一 球面副的配置。当我们
构刚度大、承载能力高 、运动精度好 以及 位置逆解简单和力 反
馈控 制方便等许 多串联 机器 人所没有 的优 点， 已成 为近年来 机 器人研究领 域 的主 要热点之 一 。 六自由度并联机器人具有完全灵活 的工作空 间， 适合于很多