RPS并联机器人工作空间分析及参数研究_蒲志新

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一种3-CRCRRPU对称并联机器人机构工作空间及运动学分析

一种3-CRCRRPU对称并联机器人机构工作空间及运动学分析

图 2 所示为并联机器人机构模型.在不影响
动支链上,使得机构动力学性能降低,造成控制不
机构自由度的前提下,为增强机构承载能力,在此
易、承 载 能 力 差、存 在 奇 异 位 形 和 强 耦 合,从 而 限
机构各 CRCR 支链上添 加 局 部 约 束,即 动 平 台 中
制了这类并联机构在工业领域中的应用.
于 中 心 位 置 的 RPU 运 动 支 链 和 3 条 相 同 的
CRCR 运动支链.图 1 中 圆 柱 副 C1 、
C2 、
C3 分 别
为各支链主动副,转 动 副 R7 为 机 构 输 入 驱 动;圆
柱副 C1 、
C2 、
C3 和移动副 P 轴线互 相 平 行 且 垂 直
于定平 台 所 在 平 面;每 条 CRCR 支 链 上 圆 柱 副
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3-RPS并联机器人位置分析及控制仿真

3-RPS并联机器人位置分析及控制仿真

3-RPS并联机器人位置分析及控制仿真
朱大昌;严智敏;崔祥府;李培
【期刊名称】《有色金属科学与工程》
【年(卷),期】2012(003)001
【摘要】应用坐标变换法和封闭解法,基于3-RPS并联机器人位置分析,采用Matlab建立3-RPS型并联机器人仿真模型,给定不同状态下的参考输入,通过合理设置PID控制器各项参数进行运动学仿真比较.仿真结果表明:在不同的参考输入的条件下,动平台的位置变化几乎相同,实现了PID控制调平作用,驱动杆实际输出与参考值的偏差在允许范围内波动,控制效果明显,为研究基于并联机器人自动调平提供参考.
【总页数】6页(P95-100)
【作者】朱大昌;严智敏;崔祥府;李培
【作者单位】江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.3-RPS并联机器人位置分析及控制仿真
2.应用粒子群算法的3-RPS并联机器人机构位置正解
3.2DOF空间3-RPS并联机器人位置运动学混合算法
4.3-RPS并联机器人机构位置正解的杆长逼近法
5.3-RPS并联机器人动力学分析及模糊控制仿真
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二并联四自由度机器人工作空间及刚度分析的开题报告

二并联四自由度机器人工作空间及刚度分析的开题报告

二并联四自由度机器人工作空间及刚度分析的开题报告题目:二并联四自由度机器人工作空间及刚度分析一、选题背景及意义随着智能制造技术的不断发展,工业机器人在现代制造业中扮演着越来越重要的角色。

二并联四自由度机器人是一种常见的工业机器人结构,它由两个平移关节和两个旋转关节组成,具有较大的工作空间和较高的工作效率。

因此,对其工作空间及刚度分析的研究具有重要的现实意义。

二、研究内容本研究的主要内容包括以下两个方面:1. 二并联四自由度机器人的工作空间分析通过建立二并联四自由度机器人的运动学模型,计算其运动学参数,并使用MATLAB软件进行仿真分析,得到其工作空间范围及局部绕线能力,探究不同自由度机器人对工作空间范围的影响规律。

2. 二并联四自由度机器人的刚度分析分别从机械刚度和控制刚度两个方面进行机器人刚度分析。

通过建立机器人柔度模型,计算机械柔度,分析其对机器人刚度的影响,并通过对机器人运动控制系统的调试对其控制刚度进行分析。

最终实现机器人的刚度检测。

三、研究方法本研究的主要方法包括:1. 建立二并联四自由度机器人的运动学模型。

2. 使用MATLAB软件进行仿真分析,得到机器人的工作空间范围及局部绕线能力。

3. 构建机器人柔度模型,计算机械柔度,分析机器人刚度的影响。

4. 对机器人运动控制系统进行调试,分析其控制刚度。

5. 进行机器人刚度检测,以验证研究结果。

四、预期成果1. 得到二并联四自由度机器人的工作空间范围及局部绕线能力,探究不同自由度机器人对工作空间范围的影响规律。

2. 通过机械刚度和控制刚度分析,得到二并联四自由度机器人的刚度情况,并实现机器人的刚度检测,为机械优化提供指导。

3. 系统化的二并联四自由度机器人研究方法,为进一步研究机器人的其他性能提供基础。

五、研究进度安排第一阶段研究文献综述预计时间:4周第二阶段运动学模型的建立及MATLAB仿真预计时间:8周第三阶段机器人刚度分析及刚度检测预计时间:10周第四阶段研究结果的分析及总结预计时间:4周六、研究难点及解决方案1. 运动学模型的建立及MATLAB仿真解决方案:学习机器人运动学原理及MATLAB仿真方法,多做练习,掌握基本技能。

3-CPS并联机器人的机构分析及仿真研究

3-CPS并联机器人的机构分析及仿真研究

3-CPS并联机器人的机构分析及仿真研究蒲志新;张文健【摘要】由于传统Stewart平台有支链运动耦合和工作空间小的缺点,因此以串并联混合机构形式,提出一种新型的六自由度并联机构.为解决运动耦合和工作空间小的问题,并且在保证运动精度的前提下降低生产成本,主要运用矩阵代数工具分析了该机构的反向运动学,运用数值迭代解法分析了该机构的正向运动学,并对该机构的速度加速度进行了分析.通过Adams仿真软件对运动学模型进行数值验证及分析,深入研究了该机构的运动特性和线性度,实验结果证明这种机构具有运动解耦特性和旋转对称性,可以进行良好的线性运动.通过Matlab仿真软件分析对机构驱动器的误差进行研究,实验结果证明该机构用于天文望远镜支撑平台时,保证动平台的运动精度的同时降低了生产成本.【期刊名称】《测控技术》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】6页(P31-36)【关键词】并联机器人;运动学分析;运动学仿真;线性分析;误差分析【作者】蒲志新;张文健【作者单位】辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁阜新123000【正文语种】中文【中图分类】TP242并联机器人具有精度高、承载能力强、刚度大、速度快的优点,逐渐成为国内外研究的热点,理论也逐渐成熟,尤其对六自由度并联机器人的研究越来越广泛[1]。

传统Stewart平台具有支链运动耦合、工作空间小等缺点。

因为实际应用中会有局部几个自由度精度高于其他的自由度的应用情况,例如大型望远镜的子镜运动中,其piston 和tilt/tip方向的运动误差对成像质量的影响远远高于其他自由度方向的运动误差,如果采用Stewart平台,由于平台的旋转对称性,为了获得稳定的精度和低程度的振动,需要Stewart平台的6个驱动器的精度保持一致,为保证子镜较高的运动精度而选择6个高精度的驱动器很不经济[2]。

1 机构介绍1.1 机构模型简介如图1所示,为该机构的Pro/E模型图,该机构在等边三角形底座的3个角上各设置一个与之垂直的立柱,在这3个竖直圆柱副的输出构件的末端各固定连接一个水平移动副,每个可伸缩的水平摆臂杆与底座的三边相应地成一定角度;每个水平移动副的输出构件末端再固定连接一个球副,用来与上方动平台连接。

2-SPR-RPS并联机构静力分析

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]。

新型6—PSS并联机器人工作空间分析

新型6—PSS并联机器人工作空间分析
移 动 驱 动 副 的轴 线 共 线 时 , 并 联 机 器 人 处 于 正 该
参 数对 工 作空 间 大 小 的影 响 。
交 位姿 。该 并 联 机器 人具 有 较好 的结 构 与装 配 工 艺性 , 较 为 理想 的 6自由 度微 操 作 手 和 6自由 是 度并 联 机 床 的构 型[ ] 2 。 门
新型 6 S 一P S并 联 机 器 人 工 作 空 间 分 析 — — 金 振 林 王 军 高 峰
个 坐 标 轴 分别 和 在初 始 位姿 的坐 标 系 { 的 原点 y}
与 3个坐 标轴 重 合 。 坐标 系 { 中 , 铰点 D, 在 y} 球 的 空 间位 置 以矢 量 D 表 示 ; 在坐 标 系 {, 中 , £} 参考
1 运 动 平 台 2 P S运 动 链 3 基 座 . .S .
图 2 机 器 人 初 始 位 姿
收 稿 日期 : 0 1 l — 2 20 一 1 9
于 基 础 立 方 体 的 几 何 中心 , 3个 坐 标 轴 分 别 与 基 础立 方 体 的 3个 互 相 垂 直 的边 平 行 ; 立 与 基 座 建
6 一P S并 联 机 器 人 是 由 S e r 平 台运 动 S twat
线 在 空 间两 两 互相 垂 直 ; 对 球 铰 的距 离 均 为 6 各 ,
链 分 支 的 变 异 演绎 而 来 的 , 种 机 器 人 具 有 驱动 这 器 可 以直 接 置 于 基 座 上 的 突 出优 点 , 到 国 内外 受 许 多 学者 的青 睐 [ 。 文 研究 一 种具 有 新颖 布局 1 本 ] 形 式 的 正交 6 S 一P S并 联 机 器 人 的 工 作 空 间 , 借 助 Malb软 件 , 制其 定 位 姿工 作 空间 任意 截 面 t a 绘 的 轮 廓 曲线 , 定 量 分 析 R Y 角 和 各 机 构 尺 寸 并 P

一种3—RPS并联机构的运动学方法研究

一种3—RPS并联机构的运动学方法研究

一种3—RPS并联机构的运动学方法研究作者:谢长贵曾海来源:《中国科技博览》2016年第21期[摘要]针对空间三自由度3-PRS并联机构具有支链数目少、承载能力大等特点,对3-RP S 并联机器人机构进行设计和运动分析,利用solidworks软件建立并联机器人机构的三维模型,采用机构解析法求得三自由度并联机器人机构的运动学逆解,基于matlab simmechanics模块中的运动学分析方法,实现对机构系统进行设计与动态性能分析。

分析结果表明,设计的并联机构的精度高,累积误差小,且运用的方法验证了机构逆解的正确性,并实现实时分析和机构运动状态的模拟显示。

[关键词]3-RPS并联机构;运动学逆解;实时分析中图分类号:TH113.22 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)21-0178-03Design and Kinematics Analysis of 3-RPS Parallel MechanismXie Chang-Gui1,Zeng Hai2(1. College of Mechanical Engineering,Chongqing Institute of Engineering, Chongqing,402260;2. State Key Lab of Mechanical Transmissions, Chongqing University, Chongqing 400044)[Abstract]The space three freedom degrees of 3-PRS parallel mechanism has the advantages of low number of branched chain, great bearing capacity, the design and motion analysis of 3-RPS robot parallel mechanism was carried out, three-dimensional model of robot parallel mechanism was established by solidworks software, the kinematics inverse solution of three freedom degrees of robot parallel mechanism was obtained by institutional analytical method, the kinematics analysis methods based on matlab simmechanics module, realize the system design and the dynamic performance analysis. The simulation results show that the design of the parallel mechanism is high precision of, and the cumulative error is small, and the method can verify the correctness of the inverse solution, and realize real-time analysis and analog display mechanism motion state.[Key words]3-RPS parallel mechanism; inverse kinematics; real-time analysis0、引言并联机器人具有刚度高、承载能力大、结构紧凑等优点,已成为机构学研究的一个重要方向,被广泛应用在工业成产中。

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]

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]

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。

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蒲志新 李艳梅 于英华
( ) 辽宁工程技术大学 机械工程学院 , 2 3 0 0 0 辽宁 阜新 1
/ 摘要 针对 3-R 运用 P P S 并联机器人的结构特点 , r o E 建立 机 构 的 三 维 模 型 。 采 用 新 型 数 值 算 在 此 基 础 上 借 助 MAT 法求得机构的运动学逆 解 , L A B 软件运用极限搜索法对工作空间进行 了 仿 真。 仿真结果与采用欧拉角的算法进行对比 。 分析了机构参数对机构工作 空 间 的 影 响 , 求出机构参数范围 内工作空间的最大体积值 。 关键词 并联机器人 工作空间 机构参数
[ 1]
0 引言
并联机器人具有刚度重量比大 、 响应速度快 、 精度 高、 功能性强 、 结构灵活等优点 , 但是工作空间小 , 这
在很大程度上限制了并联机器人的应用 。 因此对并联 机器人的工作空间 [2-8]进行研究具有重要意义 。 并联 机器人工作空间的 求 解 方 法 主 要 有 数 值 法 和 几 何 法 。 几何法是避开一些复 杂 的 数 学 运 算 , 但是不易于程序 化, 在很多场合都 不 应 用 。 数 值 法 主 要 是 利 用 并 联 机 器人平台的约束条件 来 确 定 工 作 空 间 边 界 , 这种方法 可分为两类 : 一类是 利 用 平 台 的 运 动 学 正 解 来 求 解 工 但是并 联 机 器 人 平 台 正 解 需 要 求 解 一 组 作空间边界 , 具有强耦合性的非线 性 方 程 组 , 因此这种方法过于复 另一类是运用平 台 的 运 动 学 逆 解 来 求 解 工 作 空 间 杂; 的边界 , 实质是在一 定 范 围 内 判 断 所 给 的 机 构 参 数 是 这种方法程序运行效率比较低 , 但是 否满足约束条件 ,
DOI:10.16578/j.issn.1004.2539.2015.01.042
第3 9 卷 第 1 期 3—R P S 并联机器人工作空间分析及参数研究
( ) 文章编号 : 1 0 0 4-2 5 3 9 2 0 1 5 0 1-0 0 1 7-0 5
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3-R P S 并联机器人工作空间分析及参数研究
A b s t r a c t h e t h r e e -d i m e n s i o n a l m o d e l i s b u i l t b a s e d o n t h e s t r u c t u r e c h a r a c t e r s o f 3-R P S a r a l T - p / l e l r o b o t t h r o u h u s i n P r o E s o f t w a r e . T h e i n v e r s e k i n e m a t i c s o f t h e m e c h a n i s m i s o b t a i n e d b u s i n a g g y g n e w n u m e r i c a l a l o r i t h m, a n d t h e l i m i t s e a r c h i n m e t h o d i s u s e d t o s i m u l a t e t h e w o r k s a c e t h r o u h u s i n g g p g g s o f t w a r e . T h e s i m u l a t i o n r e s u l t s a r e c o m a r e d w i t h t h e E u l e r a n l e a l o r i t h m. T h e i n f l u e n c e o f m e c h a MA T L A B - p g g , a r a m e t e r s a r a m e t e r n i s m o n t h e w o r k s a c e i s a n a l z e d a n d t h e m a x i m u m v o l u m e o f w o r k s a c e i n t h e r a n e i s d e - p p p y p g r i v e d . A f o u n d a t i o n f o r a r a l l e l r o b o t a r a m e t e r o t i m i z a t i o n a n d a t h l a n n i n i s L a i d . p p p p p g K e w o r d s a r a l l e l r o b o t o r k s a c e e c h a n i s m a r a m e t e r P W M p p y 易于程序化 。 本文中我们针对 3-R P S 并联机器人的 结构特点 , 采用新型数值解法 , 并运用逆解运算求得机 构的工作空间 。
( ,L ) C o l l e e o f M e c h a n i c a l E n i n e e r i n i a o n i n T e c h n i c a l U n i v e r s i t F u x i n 1 2 3 0 0 0, C h i n a g g ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ g y,
S t u d o n t h e W o r k s a c e a n d S t r u c t u r a l P a r a m e t e r o f 3-R P S P a r a l l e l R o b o t y p
P u Z h i x i n i Y a n m e i u Y i n h u a L Y g
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