3-UPU并联机构误差影响敏感度.
一种三自由度冗余驱动并联模块的刚度分析(论文)
2015 年 1 月
宋轶民等：一种三自由度冗余驱动并联模块的刚度分析
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标系． 以 △B1 B2 B3 中心点 O 为原点建立固定坐标系 O-xyz， 其 x 轴与 UPP,支链连架虎克铰链外圈轴线重 合， z 轴正交于静平台并指向动平台， y 轴满足右手定 A6 为原点建立动坐标系 A5 x′y′z′ 和 则． 分别以点 A5、 A6 x′′y′′z ′′ ， 其坐标轴与 Oxyz 的坐标轴保持瞬时平行. 图 4 中， s1,i 和 s2,i(i＝1， 2， 3)分别表示第 i 条 UPS 支 链 连架虎克 铰链外 圈 和内 圈轴 线的单 位 矢量 ； qi 和 s3,i(i＝1， 2， 3)分别表示第 i 条 UPS 支链的长度及其 轴线单位矢量； s1,4 和 s2,4 分别表示 UPP,支链连架虎 克铰链外圈和内圈轴线的单位矢量； q4 和 qp 分别表 示点 O 至点 A5 的距离和点 A5 至点 A6 的距离， ai(i＝ 1， 2， 3)为点 A5 至点 Ai 的矢量； s3,4 表示 UPP,支链轴 线的单位矢量． 此外， 为构建该模块的刚度解析模型， 以点 A5 为 原点建立动坐标系 A5uvw ， 其 v 轴与 UPP,支链连架虎 克铰链内圈轴线保持瞬时平行， w 轴与 UPP,支链轴 线保持瞬时平行， u 轴满足右手定则． 以点 A6 为原点 其坐标 轴 与 A5uvw 的坐标 轴 建立动坐标 系 A6u′v′w′ ， 保持瞬时平行．
如锁定upp支链化为3upsup机构通过各ups支链p副的相互配合upp支链末端点可到达工作空间内某点后如锁定各ups支链p副并释放upp支链因螺母与动平台固接参见图3upp支链将相对动平台移动其末端点可到达工作空间内另一点各支链p副同时驱动该模块则可实现上述两运动的合成
转动型3-UPU并联机构的刚度分析
弹簧 一 质量 系统 ， 中将 动静 平台看作刚体 ， 其 位于连杆上 的驱动 关节认为是具有刚度为 ｋ的线性 弹簧１ ２ １ 。 并 联机构在 工作 空间 内给定点 的刚度 可用刚度 矩阵来表 示 。刚度矩阵将作用在末端执行 器上 的力 和力矩与相应的线位
移 和角位移联系起来 。 该矩 阵可通过运动和静力学方程得到 。 并
控制系统等。 用副 ， Ｐ为移动副 ） 连杆并联连接起来 ， 如图 １ 所示 。 当满足一定 条件时『３ Ｕ Ｕ并联机构 的动平台相对静平 台只有纯转动 。 Ｉ 一Ｐ １ ， 现移 动和转动 的解耦 。 为了实现广义升沉运动补偿 ， 有必要对该
三 自由度并联机构 的动静 平台由相同 的 ３个 Ｕ Ｕ（ Ｐ Ｕ为通 串并联机构进行全面的运动学和动力学分析 。
等。
（ ５ １）
交的『 椭球的主轴与 ． 引 。 ， 的特征矢量重合 。 的相互 正交 的特 或 Ｕ （ ． ，
关 于 的特征方程为 ：
Ｋ ： ｘＡ
式（６ 两侧 同时右乘 ， １） 有
设驱动关节 的力矢 量为 【 行器上 中心 的广义负载力矢量为 【
… 朋 ，施加在末端执 … 朋 在 Ｃ ｔ— ， ａｅ
ＺＨＥＮＧ ａ ｇ ｈ ｕ Ｘｉ ｎ —ｚ ｏ ． ＬＵＯ ｕ ａ ＢＩ Ｈｏ ｇ ｚ ｎ Ｙｏ —ｇ ｏ２ Ｎ ｎ — ａ
（ ｃ ｏ ｆ ｎ ｉＴ ｃ ．Ｈ ａｈ ｎ ｇｉｕｔｒｌ ｎｖｒ ｔ， ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ） Ｓｈ ｌｏ ｇ ｅ ｈ ｕ ｚｏ ｇ ｒ ｌ ａ Ｕ ｉ ｓｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ ｌ Ｅ ． ， Ａ ｃ ｕ ｅｉ （ ｃｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｃ ａ ｄＥ ｇ， ｕ ｚ ｏ ｇＵ ｉｅ ｉ ｆ ｃ． ｎ ｅｈ， ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ） Ｓｈ ｏ ｏ ｈ ｎｃ ｉ ｎ ｎ ．Ｈ ａｈｎ ｎｖｒ ｔ ｏ ｉａ ｄＴ ｃ ． Ｍｅ ａＳ ． ｓｙ Ｓ Ｗｕ ａ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ
并联机床的误差分析
3—PUU并联机构的运动学分析
3—PUU并联机构的运动学分析本文对3-PUU并联机构进行位置分析，求解出3-PUU并联机器人的运动学正解和运动学逆解，正解要比逆解复杂难求。
通过求解雅可比矩阵，推导出该机构的奇异位形位置，为动平台的轨迹规划奠定了基础。
用极限边界搜索法求得3-PUU并联机构的工作空间。
标签：3-PUU；运动学分析；奇异位形1.自由度的计算在三维空间直角坐标系中，n活动构件共有6（n-1）个自由度。
在3-PUU 并联机构中，令约束数目为g，第i个运动副的约束数目为ui，则该机构的自由度数目为：3.雅克比矩阵和奇异位形在向量微积分中，雅可比矩阵是一阶偏导数以一定方式排列成的矩阵，其行列式称为雅克比行列式。
并联机构的雅克比矩阵可以判断机构的奇异位形、进行误差分析、轨迹规划等。
机构学中所说的奇异位形被称作特殊位形，指的是机构运动到某一特殊位置。
机构的奇异位形决定了机器人的运动、受力、控制以及精度等诸方面的性能，因此对并联机构的奇异位形做深入研究有很重要的实际意义。
[1]研究奇异位形可以减少和消除奇异位形对机构运动的影响，从而进一步提高并联机构的运动性能，促进并联机构产品的实用化，使并联机构产品得到更广泛的发展。
研究并联机构的奇异位形主要采用代数法。
代数法就是求得的雅克比矩阵的行列式的值为0时，该机构处于奇异位置，机构丧失一个或者多个自由度。
该机构的雅克比矩阵为：4.并联机构的工作空间并联机构相比于串联机构而言，具有刚度大、惯性低等特点，但对其工作空间有严格的要求。
工作空间是衡量并联机器人性能的重要指标之一。
并联机构的工作空间分为灵巧工作空间和可达工作空间两种类型。
灵巧工作空间指的是在操作手臂上某一参考点可以从任何方向到达的位置点的集合。
可达工作空间指的是操作手臂上某一参考点可以达到的位置点的集合，不必考虑操作器的姿态。
求解并联机构的工作空间一般采用数值法和解析法。
极限边界搜索法属于数值法当中的一种。
它的基本原理是：给出一个足够大的空间范围，它包含了并联机构可能的运动范围。
3-PUU并联坐标测量机结构优化设计的开题报告
3-PUU并联坐标测量机结构优化设计的开题报告题目：3-PUU并联坐标测量机结构优化设计一、研究背景和意义随着科学技术发展和工业生产水平提高，精密度和稳定性的要求越来越高，测量技术在现代工业中起着重要的作用。
坐标测量机作为工业精密测量的重要设备，广泛应用于零部件加工、产品质量检测、机械制造等领域。
坐标测量机的测量精度和速度是影响其性能的重要因素，其中结构设计是影响测量机性能的重要因素之一。
3-PUU并联坐标测量机是一种传统的坐标测量机，其结构简单，运动灵活性好，便于控制和操作。
但是，由于其结构特殊，存在机械复杂度高、精度低、维护困难等问题。
因此，对其结构进行优化设计，提高测量精度和速度，对于提高坐标测量机的性能和应用范围具有重要的意义。
二、研究内容和目的本课题旨在通过对3-PUU并联坐标测量机结构进行优化设计，提高其测量精度和速度，进一步推动坐标测量技术的发展。
具体研究内容包括：1. 对3-PUU并联坐标测量机的机械结构进行分析，探究其存在的问题；2. 设计新的机械结构方案，包括传动机构、导向机构和支承机构等；3. 利用有限元分析方法对新结构方案进行模拟和验证，检验其对测量精度和速度的影响；4. 建立实物样机，对新结构方案进行实验验证，验证其改进效果。
本研究的目的是通过优化设计，提高3-PUU并联坐标测量机的测量精度和速度，为实际生产提供更加可靠和精确的测量设备。
三、研究方法和步骤本课题的研究方法和步骤如下：1. 对现有的3-PUU并联坐标测量机的机械结构进行分析，探究其存在的问题。
2. 通过文献资料和数据分析，设计新的机械结构方案，包括传动机构、导向机构和支承机构等。
3. 利用有限元分析方法，对新结构方案进行模拟和验证，检验其对测量精度和速度的影响。
4. 根据模拟和验证结果，进一步优化结构方案，确定最终的方案。
5. 建立实物样机，对新结构方案进行实验验证，验证其改进效果，并分析实验数据，提出进一步改进意见。
具有连续转轴的新型3-UPU并联机构的运动特性分析
具有连续转轴的新型3-UPU并联机构的运动特性分析韩雪艳;王子义;李仕华;田志立【摘要】提出了一种新型3-UPU对称并联机构,该机构具有两个转动自由度和一个移动自由度(2R1T).基于单叶双曲面几何性质,证明了该机构在任意位形下始终关于一个中间平面对称及机构自由度的非瞬时性;进而发现该机构动平台具有可绕其中间对称平面内任意直线做连续转动的特性,并通过仿真进行验证;采用一种新的两转动机构的姿态矩阵的求解方法,推导了该机构的运动学反解,并进一步分析了其工作空间.研究结果为该类机构的应用提供了理论参考.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2018(029)020【总页数】7页(P2460-2466)【关键词】两转一移;单叶双曲面;连续转动;工作空间【作者】韩雪艳;王子义;李仕华;田志立【作者单位】燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室,秦皇岛,066004;燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004;燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室,秦皇岛,066004;燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004;燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室,秦皇岛,066004;燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004;燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室,秦皇岛,066004;燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004【正文语种】中文【中图分类】TP1120 引言具有两转动一移动的三自由度并联机构（2R1T）是非常重要的一类构型，应用于诸多领域。
2R1T并联机构的转轴在空间的分布对机构的标定和轨迹规划十分重要［1］，但现有大多数的2R1T并联机构在转动过程中轴线不固定，即转轴为瞬时转轴，为其标定和轨迹规划带来了不便。
很多学者对机构转轴进行了研究。
李秦川等［1］通过分析机构发生转动后其约束螺旋的变化分析了2⁃UPR⁃SPR并联机构的连续转轴。
LIU等［2］采用在分支中添加平行四边形复合运动副的方法构造了一类具有很强的转动能力的三自由度并联机构。
3-UPUUPU并联机构刚度求解与优化的开题报告
3-UPUUPU并联机构刚度求解与优化的开题报告
1. 研究目的
UPU并联机构被广泛应用于机器人领域，其具有结构简单、运动灵活、刚度高等优点。
然而，UPU并联机构的刚度受到其结构特性的限制，因此需要进行刚度的求解和优化。
本研究旨在通过理论分析和仿真实验
的方式，对UPU并联机构的刚度进行求解和优化，为其在工程实践中的
应用提供理论依据。
2. 研究内容
（1）UPU并联机构刚度的理论分析：根据UPU并联机构的特点和
运动规律，推导其刚度表达式，分析其刚度特性和影响因素。
（2）UPU并联机构刚度的仿真实验：采用SolidWorks和ADAMS软件对UPU并联机构进行建模和仿真，验证理论分析结果的正确性，并进
一步探究结构优化的方向。
（3）UPU并联机构的刚度优化研究：根据理论分析和仿真实验结果，分析UPU并联机构的设计缺陷和不足，提出刚度优化的方向，进一步改
进其结构、材料等方面的参数。
3. 研究意义
UPU并联机构是机器人领域中常用的一种六自由度并联机构，其刚
度对机器人的性能和精度影响极大。
本研究通过理论分析和仿真实验的
方式，深入研究了UPU并联机构的刚度特性和影响因素，提出刚度优化
的方向，对机器人领域的精度控制、运动规划等方面的研究具有重要的
理论意义和实际应用价值。
3-UPU并联自动调平机构控制系统设计
3-UPU 并联自动调平机构控制系统设计朱志强，熊艳红（湖北职业技术学院，湖北孝感432000）来稿日期：2019-12-20基金项目：湖北省教育厅科学技术研究项目（B2017179）作者简介：朱志强，（1981-），男，河南周口人，硕士研究生，副教授，主要研究方向：机械设计；熊艳红，（1982-），女，河南周口人，硕士研究生，讲师，主要研究方向：电气自动化1引言随着《中国制造2025》发展战略的提出，国内企业不断升级改良生产制造设备，越来越关注产能、自动化率、成本等问题之间的矛盾。
提高自动调平机构的定位精度已成为企业提高产品质量、扩大效益的重要手段[1-2]。
目前，我国自动调平机构的构型与国外相比，还存在加工精度较低、形位公差偏大、轨迹跟踪误差较大等缺陷。
大部分的自动调平机构为串联开环的构型设计，这种连接形式的调平机构往往存在定位精度低、末端件惯性大、运动惯量大、误差累积等缺点[3]。
因此，如何降低自动调平机构的调平误差，越来越受到学者们的重视。
文献[4]研究了一种适用于斜坡场合的自动调平机构，通过解析法得到了各推杆间的关系和极限运动角度，但是通过运动学建模来控制机构调平精度的方法不能很好地反映机构各推杆与外界输入间的关系。
文献[5]设计了一种果园升降平台的自动调平机构，并基于模糊PID 控制策略来调整机构的姿态，但是缺少对模糊PID 控制器稳定性分析的论证。
文献[6]设计了一种多自由度的并联调平机构，并研究了高次静不定问题对机构调平精度的影响，但是多自由度的并联机构的构型设计和动力学求解十分困难。
文献[7]通过SimMechanics 设计了一种六点支撑式的自动调平机构，并通过Simulink 仿真了机构的调平特性，但是SimMechanics 模型与实体模型的重合度不高。
为了提高调平机构的调平精度，设计了一种少自由度的3-UPU 并联调平机构，并设计了一种PI 鲁棒滑模控制器来提高机构的调平精度，通过机构各方向的调平误差分析，验证了调平机构的有效性。
并联机构总结
并联机构总结CNKI 2011.6-2011.12题目：3-PPRR并联分拣机器人机构的运动学建模与仿真（2011.6）优点及用途：与串联机构相比, 3-PPRR 并联机构将驱动装置安装在机架上, 在很大程度上降低了机构的质量, 使动平台能够获得很高的速度和加速度。
因此3-PPRR 并联机器人在轻工业领域中的高速分拣、抓放等操作方面具有明显优势。
模型：图1 3-PPRR并联机构图2单支链示意题目：3-PRRU并联机构的解析雅可比矩阵优点及用途：模型：题目：3 － PRR 平面并联机构精度分析优点及用途：模型：题目：3-PRR微动操作机器人刚度及工作空间分析优点及用途：模型：题目：3 － PRS 并联式钻尖刃磨机床运动学研究优点及用途：模型：题目：3 PTT 串并联数控机床构型设计与位姿分析优点及用途：模型：题目：3-RPS 并联机构运动与静力特性分析*优点及用途：模型：题目：3—RRC 机器人的动力学分析探究优点及用途：模型：题目：3 － RRR 型并联机构运动学研究优点及用途：模型：题目：3- RUC 并联机构的运动分析优点及用途：该机构对称性好, 加工方便、造价低且易于控制。
模型：题目：3-UPS/S 并联转台球铰链的优化研究优点及用途：模型：题目：3-UPU-SPS 并联机构及关节的分析*优点及用途：提出了一种新型三平移一转动4 自由度空间并联机构，分析了机构运动输出特性，并计算了机构的自由度和耦合度，给出了该并联机构的正、反解，并讨论了该机构的工作空间。
模型：题目：3DOF 并联机构的分析优点及用途：模型：题目：优点及用途：模型：题目：4SPS+ UPU 并联机床法向加工自由曲面的研究与仿真优点及用途：模型：题目：6-PU S/ UPU 并联机器人冗余驱动力控制仿真优点及用途：模型：题目：6-RSS并联机构的运动学、动力学分析优点及用途：模型：题目：6-TPS 并联坐标测量机结构设计与实体建模优点及用途：模型：题目：PRS- XY 混联数控机床运动学仿真件开发优点及用途：模型：题目：RRR UPRR RPUR 球面转动并联机构运动学分析优点及用途：模型：题目：Tricept 并联机构的奇异性分析优点及用途：模型：题目：Tripod 并联定位器刚度分析及其在飞机装配中的应用优点及用途：模型：题目：并联６－ＵＰＳ稳定平台瞬态分析与谱分析优点及用途：模型：题目：车辆并联机构座椅三维减振研究优点及用途：模型：题目：3－RRR 并联机优点及用途：模型：题目：二平移并联机构位置分析及运动学仿真优点及用途：模型：题目：基于Adams 的3-( 2SPS) 并联机构的配重平衡分析优点及用途：模型：题目：基于ADAMS的3-P4R并联打磨机器人运动学仿真优点及用途：模型：题目：基于Matlab技术的4-RP（RR）R并联机构的运动仿真优点及用途：模型：题目：基于反螺旋理论的2-PTR＆PSR 并联机器人的奇异位形研究优点及用途：模型：题目：一种新型6PTS并联机器人工作空间分析优点及用途：模型：题目：一种新型３－ＲＰＲ并联机构及其运动学分析优点及用途：模型：题目：二自由度球面并联换档机构运动学分析及仿真优点及用途：模型：题目：风洞模型并联机构工作空间分析与仿真优点及用途：模型：题目：混合驱动柔索并联机器人的设计与分析优点及用途：模型：题目：混联式石材加工机械手3-TPS/TP型工作头的运动特性分析优点及用途：模型：题目：基于概率分布的3-UPU 机构误差影响敏感度*优点及用途：模型：题目：基于几何法的3-PCR 平移并联分拣机器人工作空间研究优点及用途：模型：题目：髋关节试验机中3SPS+1PS并联机构有限元分析优点及用途：模型：题目：一种3-PRP共平面并联微动平台的研究优点及用途：模型：题目：优点及用途：模型：题目：一种2SPS + UPR 并联机构的位置与工作空间分析优点及用途：模型：题目：一种新型2T2R 并联机构及其运动学分析优点及用途：模型：题目：一种新型3-UPS 并联机构及其工作空间分析优点及用途：模型：题目：一种2PUU+ 2PUS 并联机构的位置与工作空间分析优点及用途：模型：题目：一种两转动一平移并联机构的运动学分析优点及用途：模型：题目：新型并联运动振动筛的筛分效率及其试验研究*优点及用途：模型：题目：平面2 自由度并联机构弹性振动的最优控制优点及用途：模型：题目：优点及用途：模型：题目：优点及用途：模型：题目：优点及用途：模型：。
3-UPS并联机床动平台的干涉校验分析
３一ＵＰ Ｓ并 联机 床 动 平 台 的 干 涉校 验 分 析
郭建烨① 赵 亮① 刘永贤① 蔡光起① ② ③
（ ①东北大学机械工程 与自动化学院， 辽宁 沈阳 １００ ； １０４
（ 阳航 空工 业 学院机 电工程 学 院 ， 宁 沈 阳 １０ ３ ； 沈 辽 １ １６
Ａｎ ｌｓｓ ｏ ｈ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ Ｖｅ ｉｃ ｔ ｎ ｏ ｏ ｉｇ ＰＩｔ ｒ ａｙ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｉｔ ｒ ｅ ｃ ｒｉａ ｉ ｆＭ ｖｎ ａ ｆ ｍ ｅ ｆ ｏ Ｏ
ｉ 一ＵＰ ｒ ｌ Ｉ ｉｅ ｎ３ Ｓ Ｐａ ａ ｌ ｎ ｍａ ｉ Ｍａ ｈｎ ｅ Ｋ ｔ ｃ ｉｅ ｃ
杆和 摆 动杆 ， 杆 之 问 通 过 移 动 副 （ 联 接 。各 驱 动 两 Ｐ）
的差别 ， 而且其组成部件的运 动形式也不象传统机床 那样 简单 、 规则 。 由于并 联 机床 结构 复杂 ， 构 件在 有 其 工作过程 中发生干涉的可能性要 比传统机床 大很多 ， 并且能发生干涉的构件数 目也相对较 多。因此 ， 在并 联机床整体设计 、 零部件设计以及仿真分析过程 中， 相
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：Ｐ ＫＭ ；Ｍｏ ｉ ｇ Ｐ ａ ｏ ；Ｅｌ ｃｒｃ Ｓ ｉ ｄｌ ｖｎ ｌ ｔ ｒ ｆｍ ｅ ｔ ｐ ｎ ｅ；Ｉ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｎｔｒｅ ｅ ｃ
在结 构 形式 上 ， 联机 床 与传 统 机 床 相 比有 较 大 并
示 。并联 机构 由动平 台 、 组驱 动杆 、 行机构 以及 固 三 平 定平 台组 成 。驱 动杆 组 为 机 构 的 主 动链 ， 包括 伸 缩 它
Ａｂｔａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ａｅ ｎ ｉｄｏ ３一Ｕ ＳＰ Ｍ （ ａ ｌ ｌ ｉｅ ａｉ Ｍ ｃ ｉｅ ｓ ｈ ｂｅｔ ｆ ｔｄ ， ｉｌ ｓｒｃ ： ｈｓ ａｅ ｋ ｓ ｅｋｎ ｆ ｔ ｏ Ｐ Ｋ Ｐ ｒ ｌ ｎ ｍ ｔ ａ ｈｎ ）ａ ｅｏｊｃ ｏ ｓ ｙ ｍａ ｙ ａｅＫ ｃ ｔ ｕ ｎ
基于有限元的3UPS-PU并联机构关键件分析
㊀２０２０年６月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y第１２期收稿日期:２０２０Ｇ０５Ｇ２５基金项目:校级特色高水平培育建设项目 数控设备应用与维护作者简介:王㊀娜(１９９１－),女,硕士,助教,研究方向为机器人技术,机电一体化.基于有限元的３U P S ＧP U 并联机构关键件分析王娜,张涛,王秋红(安徽机电职业技术学院机械工程学院,安徽芜湖２４１０００)摘要:以采样封装专项实验平台３U P S ＧP U 并联机构为研究目标,剖析了机构的结构和其关键件U ４十字铰.运用A N S Y S W o r k b e n c h 有限元分析软件,构建了U ４十字铰基于有限元的分析模型.通过对U ４十字铰的静力学分析,得到应力和应变的分布情状,验证了U ４十字铰承受载荷的能力.通过对U ４十字铰两种状况(有预应力㊁无预应力)的模态分析,获得U ４十字铰的固有频率值和振型图,探究了U ４十字铰的固有频率值和振型在该机构运动过程中对动态特性的影响.这些对３U P S ＧP U 并联机构关键件U ４十字铰的结构优化设计具有重要意义,同时也适用于类似结构的分析.关键词:３U P S ＧP U 并联机构;U ４十字铰;A N S Y S W o r k b e n c h ;静力学分析中图分类号:T H １１４㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀文章编号:１６７４Ｇ９９４４(２０２０)１２Ｇ０２２４Ｇ０４１㊀引言并联机器人的刚度与静力学分析,对于机构力学性能研究具有重要的理论价值和意义[１].想要控制并联机构本身的性能,务必要深入分析机构的力学特性.在对并联机构的研究中,刚度已经成为必不可少的一项分析指标.但是在进行刚度分析之前,通常要先对并联机构进行静力学分析,以为后续的研究奠定基础.并联机构的静力分析是并联机构设计过程中的重要内容,包含驱动力㊁运动副上的约束力以及机构的最大载荷等,是结构设计㊁强度校核和动力学分析等的基础[２].因此,冯志友等[３]为了提高３U P S ＧR P R 并联机构的力学灵敏度,进而提高其工作精度,对３U P S ＧR P R 并联机构进行了静力学研究.王晓磊等[４]通过实例与A N S Y S 软件仿真,验证了串并混联仿生机械腿静力学性能指标分布规律的正确性.樊大宝等[５]利用A N S Y S W o r k b e n c h 对３－U P R P 并联机构进行了静承载强度的分析,得到了并联机构在初始位置和转过一定角度后分别受力㊁力矩以及两者共同作用时候的变形云图.徐海燕等[６]利用A N S Y S 软件对六足仿生虎甲虫机器人腿部的关键零件进行了静力学分析,生成了应力和应变分布图,最终证明了机器人设计的合理性.李飞等[７]利用A n s y s W o r k B e n c h 建立了六自由度机器人腰部与大臂的有限元模型,分析了危险工况下的应力㊁形变等性能,确保了铸件结构符合设计刚度.张军等[８]运用A N S Y S W o r k Ｇb e nc h 软件,对转运小车的车架静力学进行了分析,求解车架的应力和应变分布情况,对车架的承载能力进行了验证.本文以采样封装专项实验平台３U P S ＧP U 并联机构为研究目标,首先阐述了机构的结构和其关键件U ４十字铰.然后运用A N S Y S W o r k b e n c h 有限元分析软件,对U ４十字铰的静力学和模态进行分析,验证了U ４十字铰承受载荷的能力,探究了U ４十字铰的固有频率值和振型在该机构运动过程中对动态特性的影响.２㊀３U P S ＧP U 并联机构结构分析３U P S ＧP U 并联机构结构如图１所示,其主要由上平台㊁中间调整机构及下平台组成,下平台与中间调整机构通过３个胡克铰连接,调整机构与上平台采用球铰连接,球铰与胡克铰之间通过移动副连接,这样就构成了３条U P S 支链.３条U P S 支链采用等腰三角形的形状布置,另外为了保持机构的运动准确性,在上平台与下平台之间还增加了随动支链(图２).随动支链的上端通过U ４十字铰与上平台连接,中间是移动副,下端与下平台通过螺栓连接.通过驱动三条U P S 支链的移动副,就可实现上平台的３个自由度的运动.图１㊀３U P S ＧP U 并联机构结构３㊀U ４十字铰静力学分析３．１㊀U ４十字铰结构组成为了便于加工制造,U ４十字铰由胡克铰上半部和下半部组成,下方与导杆固接,其外观见图３所示.如４２２㊀王㊀娜,等:基于有限元的３U P S ＧP U 并联机构关键件分析机电与工程图２导杆可在导向筒内部做竖直方向的上下移动,从而与图１中３个升降机一起共同实现机构的竖直方向的运动.为了增加连接杆的强度和刚度,U ４十字铰的导杆轴径设计为３００m m ,与导向筒采用轴上两个键槽连接从而防止导杆在导向筒内转动.图２㊀随动支链图３㊀U ４十字铰结构３．２㊀U ４十字铰静态分析因为３U P S ＧP U 并联机构在运动过程中承受着较大的载荷,U ４十字铰是该机构的主要受力部件之一,对U ４十字铰的静力学分析可以发现其薄弱环节,从而对其进行结构优化.在整个运动过程中,U ４十字铰只做直线运动,因此在运动过程中U ４十字铰受压力,在机构里属于受压部件.从强度方面来考虑,只要其工作应力小于规定的许用应力,就认为其工作状态是安全的.U ４十字铰材料㊁材料参数如下,受力见图４所示.材料:４２C r M o .材料参数:弹性模量:１９００００M P a;泊松比:０．２８;屈服强度:７００M P a .合力:６００００N (图５).图４㊀U ４十字铰受力分析㊀㊀由图６应力云图可知U ４十字铰受力总体比较均匀,最大应力发生在胡克铰上半部的肋板处,大小为３２．２１４M P a ,远远小于材料屈服应力７００M P a,满足性能要求.由图７总应变云图可知U ４十字铰最大应变发生在胡克铰上半部的中心孔边缘处,大小为０．３５６m m ,应变量很小,满足刚度要求.图５㊀U ４十字铰网格划分图６㊀U ４十字铰应力云图图７㊀U ４十字铰总应变云图４㊀U ４十字铰模态分析在探月工程中,由于月面环境的影响,实验平台将会产生各种姿态的运动,因此存在振动.较大的振动将影响试验数据的准确度,甚至会破坏３U P S ＧP U 并联机构本体.为避免机构产生共振,需要利用有限元方法预估U ４十字铰的固有频率.文中的模态分析不包含:结合面的影响㊁结构中的阻尼因素,只考虑了线性特性,分析获得的固有频率与实际状况的固有频率存在少许偏差.５２２㊀２０２０年６月绿㊀色㊀科㊀技第１２期即使文中的模态分析不能保证获得绝对准确的固有频率数值,但是取得的数据依然有一定的参考价值.模态分析可以得到承受动态载荷情况下用于结构设计的关键参数:固有频率㊁振型.依据各阶模态的固有频率值和振型分别可以判别出结构可能会引起共振的频率区间和抵抗各方向形变的能力,从而找出结构中薄弱的环节,进而及时对结构进行优化,提升结构的刚度.同时,模态分析的结果还可以作为谐响应分析㊁瞬态分析等动力学分析的基础.由于同样的结构在不同的应力状态下会表现出不同的动力特性,因此为了合理地设计U ４十字铰,本文要对其进行具有预应力和无预应力的模态分析.通过软件分析,得到无预应力和有预应力两种状况的六阶固有频率如表１所示.从表１中数据可以得到以下结论:U ４十字铰的一阶固有频率在０~２０H z 之间;不同状况的对应阶数固有频率值不一样,表明结构的动态刚度随应力不同而不同;没有发生模态集中的现象,说明U ４十字铰耦合的影响很小,便于对结构的固有频率进行调整;把表中的结果与调整机构中的实际峰值频率(实际测试)进行比较,可以判断结构是否会引起共振.表１㊀两种状况的六阶固有频率值H z一阶二阶三阶四阶五阶六阶无预应力０４．１８９ˑ１０－４８．９７ˑ１０－４４．７０６４．９９７１２．０９３有预应力１８．１４４１８．４３２５４．５５７９８．６２８１３４．８１９０．２８㊀㊀有预应力时,U ４十字铰的六阶模态振型如图８至图１３所示.根据振形图可得.(１)一阶模态振型呈现为结构X 方向的偏摆(图８),二阶模态振型呈现为结构Z 方向的偏摆(图９),三阶模态振型呈现为结构绕X 轴的扭转(图１０);四阶模态振型呈现为结构绕Y 轴的扭转(图１１);五阶模态振型呈现为绕Z 轴的扭转(图１２);六阶模态振型呈现为Y 方向的偏摆(图１３).无预应力时,可采用同样的方法进行分析.(２)振幅最大位置主要是在胡克铰上半部.在设计中可以适当增加胡克铰上半部的尺寸或采用较大强度的材料来提升U ４十字铰的抗震性能.图８㊀一阶模态(有预应力)图９㊀二阶模态(有预应力)(３)U ４十字铰低阶振型时主要呈现为摆动㊁扭转,各部件的连接部位易产生失稳的现象,所以,在结构设计过程中可以适当添加一些辅助结构来保持U ４十字铰的稳定性.图１０㊀三阶模态(有预应力)图１１㊀四阶模态(有预应力)５㊀结论本文以采样封装专项实验平台３U P S ＧP U 并联机构为研究目标,阐述了机构的结构和其关键件U ４十字铰.对U ４十字铰进行了静力学分析和两种状况(有预应力㊁无预应力)的模态分析.从静力学分析得出:U ４６２２㊀王㊀娜,等:基于有限元的３U P S ＧP U 并联机构关键件分析机电与工程图１２㊀五阶模态(有预应力)图１３㊀六阶模态(有预应力)十字铰在６００００N 的压力下,产生最大应变和应力的部位是胡克铰上半部,应力与应变都满足U ４十字铰的使用需求.通过两种状况(有预应力㊁无预应力)的模态分析,得到了两种状况下U ４十字铰的前六阶固有频率值.通过固有频率值的对比,发现不同状况的对应阶数固有频率值不一样,表明结构的动态刚度随应力不同而不同.分析结果与调整机构中的实际峰值频率(实际测试)进行比较,可以判断结构是否会引起共振.通过振型图发现其主要振型呈现为摆动㊁扭转,振幅最大位置主要是在胡克铰上半部,针对产生变形的情况,在设计中可以适当增加胡克铰上半部的尺寸或采用较大强度的材料来提升U ４十字铰的抗震性能,从而保证U ４十字铰正常工作.参考文献:[１]艾青林,黄伟锋,张洪涛,等．并联机器人刚度与静力学研究现状与进展[J ],力学进展,２０１２,４２(５):５８３~５９２．[２]王中林,张宁斌,李秦川,等．２－U P R－R P U 并联机构的静力学分析[J ]．浙江理工大学学报,２０１６,３５~３６(３):３７２~３７８．[３]冯志友,倪迎真,贠今天．３U P S ＧR P R 并联机构的静力学分析[J ]．天津工业大学学报,２０１８,３７(５):８３~８８．[４]王晓磊,金振林,李晓丹．串并混联仿生机械腿静力学性能分析[J ]．农业机械学报,２０１９,５０(１):３８３~３８９．[５]樊大宝,孙虎儿．基于W o r k b e n c h 的３－U P R P 并联机构的静力仿真研究[J ]．煤矿机械,２０１９,４０(２),３４~３５．[６]徐海燕,姜树海,徐振亚,等．六足仿生虎甲虫机器人结构设计与静力学分析[J ]．现代制造工程,２０１８(１１):５４~５９．[７]李㊀飞,张鹏,张红升．六自由度机器人结构设计及关键件有限元分析[J ]．重型机械,２０１９(３):６３~６７．[８]张㊀军,何㊀芳．基于A N S Y S 一种转运小车关键件有限元分析[J ]．装备制造技术,２０１６(１０):１５~１７,２４．A n a l y s i s o fK e y C o m p o n e n t s o f ３U P S －P UP a r a l l e lM e c h a n i s mB a s e do nF i n i t eE l e m e n tW a n g N a ,Z h a n g T a o ,W a n g Q i u h o n g(S c h o o l o f M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g ,A n h u i E l e c t r o m e c h a n i c a lV o c a t i o n a l a n dT e c h n i c a lC o l l e ge ,W u h u ,A n h u i ２４１０００,C h i n a )A b s t r a c t :T a k i n g t h e s a m p l i n g a n d p a c k a g i n g s p e c i a l e x p e r i m e n t a l pl a t f o r m３U P S －P U p a r a l l e lm e c h a n i s ma s t h e r e Ｇs e a r c h g o a l ,t h e s t r u c t u r e o f t h em e c h a n i s ma n d i t s k e y c o m p o n e n t sU ４c r o s s h i n g ew e r e a n a l y z e d ．U s i n g t h eA N S Y S W o r k b e n c h f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s s o f t w a r e ,t h eU ４c r o s s h i n g eb a s e do n t h e f i n i t e e l e m e n t a n a l ys i sm o d e lw a s c o n Ｇs t r u c t e d ．T h r o u g h t h e s t a t i c a n a l y s i s o fU ４c r o s s h i n g e ,t h e d i s t r i b u t i o no f s t r e s s a n d s t r a i nw a s o b t a i n e d ．A n d t h e b e a r i n g c a p a c i t y o fU ４c r o s s h i n g ew a s v e r i f i e d ．T h r o u g h t h em o d a l a n a l y s i s o fU ４c r o s s h i n ge u n d e r t w o c o n d i t i o n s (w i t ho rw i t h o u t p r e s t r e s s ),t h en a t u r a lf r e q u e n c y v a l u ea n dv i b r a t i o n m o d ed i ag r a m o fU ４c r o s shi n gew e r eo b Ｇt a i n e d ．A n d t h e i n f l u e n c e o f t h e n a t u r a l f r e q u e n c y v a l u e a n d v i b r a t i o nm o d e o fU ４c r o s s h i n g e o n t h e d y n a m i c c h a r a c Ｇt e r i s t i c s o f t h em e c h a n i s md u r i n g m o t i o nw a s e x p l o r e d ．I t i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e t o t h e s t r u c t u r a l o p t i m i z a t i o n d e s i gn o f t h ek e y c o m p o n e n t sU ４c r o s s h i n g e o f t h e ３U P S －P U p a r a l l e lm e c h a n i s m ,a n d i t i s a l s o s u i t a b l e f o r t h e a n a l ys i s o f s i m i l a r s t r u c t u r e s ．K e y wo r d s :３U P S －P U p a r a l l e lm e c h a n i s m ;U ４c r o s s h i n g e ;A N S Y S W o r k b e n c h ;s t a t i c a n a l y s i s ７２２。
3-RRP平面并联机构的动力学性能研究
3-RRP平面并联机构的动力学性能研究李虹;刘小娟;李瑞琴【摘要】选择3-RRP平面并联机构作为研究对象,计算该机构的自由度为3,选择与机架相连的三个转动副作为机构的输入.通过3-RRP平面并联机构的运动学方程求解机构雅克比矩阵,分析该机构的奇异位形,使机构的运动轨迹避开奇异位形.利用虚功原理求解出动力学逆解方程,并用ADAMS软件对该机构的动力学进行仿真分析,模拟末端执行器上施加不同外载荷下同样完成8字形运动轨迹时,三个驱动电机的功率损耗.为该机构动力学及实际应用研究提供理论依据.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】4页(P123-126)【关键词】3-RRP;动力学逆解;ADAMS仿真;载荷【作者】李虹;刘小娟;李瑞琴【作者单位】中北大学机械与动力工程学院,山西太原 030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原 030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH1321 引言三自由度平面并联机构是并联机构的重要分支，其结构简单，制造加工成本低，易于实现精确的运动控制[1-2]。
近年来许多学者对其进行研究。
文献[3-4]对3-RRP 球面并联机构利用牛顿-欧拉法建立机构动力学模型，求解动力学方程，进行动力学分析。
文献[5]基于BP神经网络算法对3-RRP平面并联机构建立神经网络模型，求解出该机构的位置正解。
文献[6]对3-PRR并联机构采用拉格朗日方程建立机构的修正动力学方程并结合实例分析，利用仿真验证模型的正确性。
文献[7]在考虑摩擦和无摩擦的两种情形下对3-PPR平面并联机构进行机构动力学研究。
目前，国内外对3-RRP并联机构的运动学分析及仿真有一定的研究。
对3-RRP平面并联机构进行动力学研究，采用虚功原理进行动力学求解。
其中虚功原理[8-9]是用旋量表示机构方程中的力和力矩。
并采用ADAMS对该机构进行动力学仿真，对精确控制机构运动具有重要意义，为机构的实际应用提供理论依据。
欠秩3_UPU并联角台机构工作空间分析
第21卷第8期2004年8月机 械 设 计JOURNA L OF M ACHI NE DESIG NV ol.21 N o.8Aug. 2004欠秩3-UPU并联角台机构工作空间分析Ξ李仕华,黄真,左荣国(燕山大学机械学院,河北秦皇岛 066004)摘要:针对欠秩3-UPU并联角台机构的结构特点,首先找出了该机构的几何约束,在此基础上建立了该机构移动副两端虎克铰平行或垂直布置时的位置反解方程。
然后利用该机构的几何约束条件,进一步建立了该机构在两种情况下的工作空间的求解方程,为该机构的应用奠定了一定的基础。
关键词:空间并联机构;工作空间;运动分析中图分类号:TH112.1 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2004)08-0035-04 近年来,空间并联机器人已经越来越引起了国内外机器人学者的关注。
并联机器人较串联机器人具有结构刚度大、承载能力高、运动精度高、位置反解简单、载荷分布均匀等优点。
最早的、研究较多的也是较成熟的并联机器人是由S tewart D[1]于1965年提出的S tewart平台机构。
同时,相对于六自由度的空间并联机器人,三自由度的空间并联机器人作为少自由度的一个分支具有结构简单,易于加工,适合于不需要六个自由度的场合。
其中有研究比较多的Hunt提出的3-RPS三自由度并联平台机构。
1996年黄真教授又提出了数种新型的三自由度的角台机构,如3-RPS、3-CS、3-PRS、3-RRS、3-UPU、3-PSP 等[2]。
3-RPS并联平台机构在于靖军的硕士论文中进行了分析[3];3-RPS并联角台机构在焦有辉的硕士论文中给予了反解分析[4]。
该文研究的是其中上面说的其中3-UPU并联空间机器人。
3-UPU机构由运动平台、固定平台及连接两平台的三个分支组成。
其中每个分支与固定平台相连的运动副是虎克铰(U),与运动平台相连的运动副也是虎克铰(U),两个虎克铰之间用移动副(P)连接,并以此移动副作为机构的驱动部件。
三自由度3_RPUR并联机构性能指标分析及优化设计_刘艳敏
图 3 机构的工作空间容积性能指标 ηW 图谱
2．2 全域条件数性能图谱及分析
机构的雅克比矩阵与机构的位形有关， 采用基于
工作空间的全域条件数性能指标来总体评价机器人的
各向同性和灵巧度，且全域条件数越接近 1，机器人的
灵巧度和控制精度越高，机构运动学性能越好。根据文
献［9］，全域条件性能指标定义如下：
3.0
1.51.3 2.0
O 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
r1
（b）β＝45°
3.0
3.0
r2
2.5 11.0
2.0
7.5 3.55.0
1.5 2.5
1.0 2.0 1.2
2.5
0.5 1.8
1.8
1.41.1
1.4
O 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
r1
（c）β＝60°
平面图内 r1<1.5 且 r2 适中的区域；
（2）该指标值 ζ 与 Vmax l3 基本上成反比关系；
（3）随着 β 角增大，速度极大值在逐渐减小；
（4）随着 r2 的增大 ，速度的极大 值 在 增 加 ；随 着 r1 的增大，速度的极大值有两个对称轴。
r2
3.0
2.5 0.66
2.0
0.67 0.680.675
0.2
2.0 0.25
0.27
1.5 0.30 0.40
0.10
1.0 0.50
0.75 0.15 0.40
0.5
0.50 0.50 0.2 0.30
0.20
O 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
r1
（a）β＝30°
r2
新型3UPS_UP并联机构工作空间及参数分析
新型3UPS_UP并联机构工作空间及参数分析
陈语;李开明;周文全;张贺
【期刊名称】《机械设计与制造工程》
【年(卷),期】2022(51)2
【摘要】参考Tricept并联机构,将其动平台替换为一种复合球铰,形成新型
3UPS_UP并联机构。
分析了该机构的结构模型,并着重介绍了复合球铰的结构及特性。
由于复合球铰的特殊结构,不便考虑动平台的姿态,所以将球心设为参考点,可以简化该机构的运动学求解过程。
列举了该机构的主要约束,并分析采用的工作空间搜索原理,运用MATLAB分析得到该机构工作空间的三维边界图以及部分截面图。
介绍了空间体积的计算方法,并定量分析了主要结构的尺寸与工作空间的关系,为改善该并联机构性能及进一步研究奠定了基础。
【总页数】4页(P43-46)
【作者】陈语;李开明;周文全;张贺
【作者单位】南京理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.2-P(4R)RR并联机构的工作空间分析与机构参数设计
2.新型三平移并联机构的运动分析和工作空间分析
3.3-(2SPS)并联机构的工作空间分析及结构参数对其影响
分析4.一种平面2自由度冗余并联机构的参数化工作空间分析5.基于水波法的并联机构的工作空间分析与参数优化研究
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3_RRR并联微动机器人结构误差对其运动精度的影响
【６６】第３０卷第１２期２００８－１２３－ＲＲＲ并联微动机器人结构误差对其运动精度的影响胡鹏浩，张 毅，郑 群（合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，合肥，２３０００９）摘 要：基于并联机构原理的微动机器人具有结构刚度大，承载能力强，运动精度高，具有误差平均效应等一系列优点，因此在生物技术、半导体集成和精密微驱动等领域中都有广泛应用。
运动控制精度是并联微动机器人最重要的技术指标之一，提高精度不仅要提高驱动精度和构件加工精度，还要对结构参数进行识别以得到精确的结构参数。
文章主要通过对３－ＲＲＲ并联机器人进行位姿反解，并对结构参数方程进行微分来研究结构误差对其精度的影响。
关键词：并联微动机器人；结构误差；精度分析中图分类号：ＴＨ１２３文献标识码：Ｂ文章编号：１００９－０１３４（２００８）１２－００６６－０４Structure error lnfluence on the precision of 3-RRR micro-motion stageＨＵ Ｐｅｎｇ－ｈａｏ，ＺＨＡＮＧ Ｙｉ，ＺＨＥＮＧ Ｑｕｎ（Ｔｈｅ ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｏｐｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｅｆｅｉ， ２３０００９， Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｈａｖｅ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｉｃｒｏ－ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｍａｎｙ ａｒｅａｓ ｓｕｃｈａｓ， ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏ－ｍｏｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ． Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｉｓ ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｉｃｒｏ－ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ａｒｅ ｉｎｎａｔｅｌｙ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｙ， ｓｔｒｏｎｇ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ， ｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ， ａｎｄ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ， ａｒｅ ｉｎ ｗｉｄｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｓｕｃｈ ａｓ Ａｃｃｕｒａｃｙ ｉｓ ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｉｃｒｏ－ｓｔａｇｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏｅｎｈａｎｃｅ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｄｒｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｏ ｂｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｍａｉｎｌｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ３ － ＲＲＲ ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｔａｇｅ ｔｏ ｐｏｓｅ ａｎｔｉ－ｓｏｌｕｔｉｏｎ， ａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆｔｈｅｉｒ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｉｃｒｏ－ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ； ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｒｒｏｒ； ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ收稿日期：２００８－１０－３０基金项目：安徽高校省级自然科学研究重点项目（ＫＪ２００８Ａ００５）作者简介：胡鹏浩（１９６４－），男，安徽肥西人，博士，教授，研究生导师，主要研究方向为仪器制造中的精密加工。
对称两转一移3-UPU并联机构的动力学分析
对称两转一移3-UPU并联机构的动力学分析
陈子明;刘晓檬;张扬;黄坤;黄真
【期刊名称】《机械工程学报》
【年(卷),期】2017(53)21
【摘要】对一种空间3自由度3-UPU对称并联机构进行动力学分析和联合仿真
研究。
该并联机构由两个完全相同的平台通过3个同样的UPU支链连接而成,其动、定平台始终关于一个中间平面对称,该机构具有两个转动自由度和一个移动自由度。
利用矢量法推导机构各构件的速度与加速度,求解机构各分支的雅可比矩阵,运用虚
功原理建立3-UPU并联机构的动力学模型。
利用联合仿真技术对该并联机构动力学模型进行验证,通过两个运动算例验证了该动力学建模方法的可行性和有效性,特
别是利用该动力学模型分析这个机构在发生定轴转动时的动力学特点,为该机构的
进一步研究及实际应用奠定了基础。
【总页数】8页(P46-53)
【关键词】两转一移;并联机构;动力学分析;虚功原理;联合仿真
【作者】陈子明;刘晓檬;张扬;黄坤;黄真
【作者单位】燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室;燕山大学机械工程学
院
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.一平动两转动3-UPU并联机构奇异性分析 [J], 吴金波;韩鹏
2.一种两转一移完全解耦并联机器人机构及其特性分析 [J], 窦玉超;曾达幸;李明洋;胡鑫喆;侯雨雷;赵永生
3.一种新型两移一转非对称并联机构的运动学及静力学 [J], 胡波;路懿;许佳音
4.两移一转冗余并联机构的奇异性分析 [J], 王保糖;高建设
5.一种无伴随运动的对称两转一移并联机构 [J], 陈子明;张扬;黄坤;黄真
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一种新型并联机构运动可靠性灵敏度分析
作者： 雷东亮[1] 杨强[2]
作者机构： [1]沈阳建筑大学交通与机械工程学院,辽宁沈阳110168 [2]东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳100004
出版物刊名： 科技资讯
页码： 241-243页
主题词： 灵敏度分析 运动可靠性 并联机构 改进Delta机构 运动学分析 误差建模
摘要：运动可靠性是机构动态运动精度的反映，是评价机构质量的重要指标。
以往并联机构运动精度分析中，往往忽略输入误差的随机性，造成评价结果不准确。
首先基于位置反解和一阶泰勒展开，建立了一种新型并联机构静态位置误差模型。
应用误差模型，考虑各个原始输入误差的随机性，推导了机构运动可靠性数学模型，给出了评价机构运动可靠性高低的量度和计算方法。
应用解析法灵敏度分析，定量地考察了各个原始误差对机构运动可靠性的影响，给出了求解机构任意点位置误差落入许用精度范围内的可靠度对21个原始误差源的敏感程度的计算方法。
运动可靠性灵敏度分析是机构优化设计和精度综合的基础。
3UPU-UP并联平台可操作性与工作空间分析
3UPU-UP并联平台可操作性与工作空间分析
范昆龙;王生海;仇伟晗;牛安琪;韩广冬;陈海泉;邱建超
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2024(24)16
【摘要】6支链并联平台存在着复杂的位置约束,并且当控制算法失效时对机械结构容易造成损坏,因此,针对一种3UPU-UP并联平台对其进行运动学可操作性与工作空间分析。
首先通过矢量法与运动学的分析,得出了3UPU-UP并联平台运动学模型,以此为基础,首次将串联机械臂可操作度的评价指标与3UPU-UP并联平台的机构结构特性相结合,对3UPU-UP并联平台的可操作度进行了计算、分析和可视化处理;并将蒙特卡洛法与正运动学相结合对并联平台的工作空间进行了计算、分析和可视化处理。
能够更加直观、完整表述并联平台的可操作度和工作空间。
研究成果为3UPU-UP并联平台的设计提供了理论依据并证实其理论上的可行性。
【总页数】8页(P6935-6942)
【作者】范昆龙;王生海;仇伟晗;牛安琪;韩广冬;陈海泉;邱建超
【作者单位】大连海事大学轮机工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U664.43
【相关文献】
1.3T-1R并联平台的工作空间分析与优化设计
2.一种三自由度并联稳定平台机构的位置与工作空间分析
3.基于并联式平台的船舶轴段定位及工作空间分析
4.一种混
合型并联平台机构的工作空间分析5.一种四自由度混合型并联平台机构的工作空间分析
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3-UPU并联机构误差影响敏感度
少自由度并联机器人基于自身特点,有着广泛的用途。
本文针对少自由度并联家族中特殊的3自由度和4自由度3-UPU少自由度并联机构,对各类误差源进行了种类综合,运用空间坐标转换法,对3-UPU少自由度并联机构进行误差
分析,给出了具体的误差分析的模拟流程,对各类静态误差源引起的动平台位姿
误差进行了分析。
运用空间坐标转换法以及闭环矢量法建立了理想以及各类误
差存在情况下的位姿转换矩阵。
使用数值的方法对3-UPU并联机构位姿正解进
行计算和分析。
从两个方面对由于静态误差引起的机器人操作误差作了分析。
第一,在误差不变的情况下,分析了随着时间的变化,机器人末端操作器的位姿误差;第二,运用概率分布相关理论,分析了各类误差源大小对机器人位姿误差大小的影响,得出了部分误差分布规律。
由此,分析了各个位姿误差对误差源大小的
敏感性。
比较分析了各类误差源对机构本身操作位姿的影响大小,对比3自由度和4自由度进行全面比较,分析二者之间的过渡关系。
结果表明:4自由度3-UPU 并联机构,在误差作用下,z轴方向即定平台法线方向的转动误差敏感度都极高,
极易约束掉绕着z轴方向的转动,蜕变为3自由度平动并联机构。
而3自由度平动机构,在各种误差源作用下,z轴方向的转动误差很小且敏感度很低,也就是说
3自由度平动3-UPU并联机构对z轴方向的转动自由度的约束稳定,受误差影响
不大。
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【关键词相关文档搜索】：机械设计及理论; 3、4自由度3-UPU并联机构; 位姿误差; 空间坐标转换; 数值分析; 概率分布
【作者相关信息搜索】：北京交通大学;机械设计及理论;方跃法;李霄霄;。