摘要：根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和拓扑降耦设计方法,设计了一种新的少输入-多输出(Fi-Mo)型单自由度三平移一转动(3T1R)输出的并联机构,对其拓扑特性进行了分析,给出了该机构的方位特征集、自由度及耦合度κ;根据基于序单开链的运动学建模原理,给出了该机构的位置正解求解方法及其数值解;同时导出了其位置反解求解公式及机构的速度与加速度公式,并进行了速度与加速度的仿真。最后给出了该机构可用作并联振动筛的3D虚拟样机设计。研究结果为该类单自由度3T1R型并联振动筛机构的尺寸优化设计、样机研制打下了基础。

摘要：为实现机器人拓展仿生、多模式运动、多子体协作等要求,完成了一种新型两栖机器人的机构设计.将蛇形机器人和类水母的游动方式相结合,区别于传统的轮桨鳍腿足等设计理念,参照翼身融合、船桨划水以及壁虎断尾的原理,分别采用了桨身融合、桨叶可开合和子母分体等新概念.为验证设计,研制了包括子体、关节部和分体部在内的机器人各部分.最后通过各运动机构的数学模型结合UG运动机构仿真、MATLAB数值分析和实物试验验证了机器人各部分设计的合理性和可行性.

摘要：设计了两个零耦合度且部分运动解耦的两支链新型三平移并联机构,它们含有的相同支链Ⅰ为混合支链,而支链Ⅱ分别为约束支链和无约束支链。分析了两个机构的主要拓扑特性,并给出其拓扑解析式;对两个机构的位置正反解、奇异性、动平台的速度与加速度以及工作空间依次求解;进行了刚度计算与分析。最后,比较分析两个机构的运动学与刚度性能,结果表明含约束支链的机构1具有工作空间较大、刚度性能好等优势,为优选机型;给出了机构1用于工件物料在货车与堆场或仓库之间的分拣及转送应用场景的概念设计。

摘要：根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计出一种零耦合度且运动解耦的非对称三平移输出的并联机构(RP_a‖3R)2R+RP_a,分析了该并联机构的方位特征、自由度、耦合度κ等主要拓扑特性。由于该机构耦合度κ=0,因此直接导出其解析式位置正解。通过位置反解,分析计算了机构的工作空间及奇异性特性。由Jacobian矩阵导出了机构动平台质心的速度与加速度计算公式,并给出了其仿真曲线。

摘要：根据基于方位特征(POC)的并联机构拓扑设计理论,设计了两种零耦合度且部分运动解耦的三自由度两平移一转动(2T1R)并联机构,它们具有相同运动副类型和数目,但在支链中的分布顺序不同;对这两种机构进行了方位特征、自由度及耦合度等主要拓扑特征分析,并给出其拓扑解析式;根据拓扑特征运动学建模原理,求解了这两种机构的符号式位置正反解,分别分析了两种机构的工作空间和机构发生奇异的条件及奇异位形;根据基于虚功原理的序单开链法对两种机构进行逆向动力学建模,分别求得两种机构的驱动力;对比两种机构运动学与动力学性能,并给出优选机型。给出了优选机型用于水果深加工中智能分拣、输送等应用场景的概念设计。

摘要：定义了一种能综合评价不同位形下并联机构灵巧度的指标——平方平均灵巧度系数,分别考察了4-UPSRPS空间并联机构的定平台和动平台上铰链点的分布角、定平台铰链点分布圆的半径以及动平台铰链点分布圆的半径对平方平均灵巧度系数的影响规律,并据此对这些参数进行优化设计,得到该并联机构定平台铰链点的均布角为π/2,动平台铰链点的均布角为2π/5,定平台上第1个铰链点到定坐标系原点的距离为650 mm,定平台上其余4个铰链点分布圆的半径为800 mm,动平台上铰链点分布圆的半径为160 mm。仿真结果表明,经过优化设计,4-UPS-RPS空间并联机构的平方平均灵巧度系数指标比优化前明显增大,运动学性能得到了较大改善。

摘要：为了快速并精确地求解一类冗余移动机械臂的优化逆解，提出了一种将关节局部优化法、解析法和遗传信赖域优化搜索算法相结合的冗余机器人运动学求逆方法。该方法首先利用关节等效法和局部优化法将优化算法需要求解的运动关节变量减少，然后使用解析法把机械臂的剩余关节变量用移动平台的运动参变量表示，引入关节最佳柔顺性准则构造只包含移动车运动参变量的目标函数，最后用优化算法求解此目标函数的最优化问题实现逆运动学求解。设计了机器人的控制系统，包括分层伺服控制结构设计、控制系统硬件结构设计以及差动轮转向与滚动解耦控制和多圈绝对式编码器信号增量化处理的设计。实验表明此求逆方法能够快速精确地求出优化逆解，此控制系统运行稳定。

摘要：针对目前机器人拟人手臂的结构特点及局限,提出一种将Sarrus结构作为运动关节的新型手臂,并设计一种基于Sarrus结构的5自由度拟人手臂。为验证该优越性并研究其工作空间,同时为结构设计优化提供基础,用齐次坐标变换法对正向运动学进行分析,推导出腕部质心到基准坐标系的姿态变换矩阵,并通过数值计算,得到手腕质心的轨迹曲线。分析结果表明基于Sarrus结构的拟人手臂在具备一般机器人手臂性能的同时,还具有高度的柔性;采用这种新型关节的手臂能够克服自身连杆的限制,并且能够在结构上进一步拓展其工作空间,满足不断变化的工作和环境需求。

摘要：满足运动学要求是车辆结构设计的基本要求。对于磁浮列车而言,车辆与线路之间的运动解耦功能主要由车辆的二次系完成。高速磁浮列车的二次系主要由摇枕、防滚橡胶件、空气弹簧、摆杆和Z向支座等构成,其运动同时受线路线形和刚性车厢的约束。本文利用多刚体运动学建模方法——Denavit-Hartenberg变换方法,建立高速磁浮列车二次系的运动学模型。结合线路线形的特征参数,通过求解运动学模型的逆解,计算当车辆通过曲线时二次系各构件的运动情况。本文的建模方法和结果对高速磁浮列车的设计和分析具有参考价值。

摘要：针对柑橘树冠较高,果梗木质化程度高、短且坚硬的特点,设计了新颖的柑橘采摘机器人手臂和末端执行器.根据其工作特征给出了能够提高运算速度的约束条件,并运用D-H法建立了机器人坐标变换矩阵,分别给出了机器人运动学正解和逆解.仿真和试验结果表明了机器人结构设计及运动学算法的合理性、有效性.机器人臂展1 048 mm、工作空间1.88 m3,末端执行器结构紧凑、功率低、剪切效率高且不会损伤柑橘,切割果梗3和6 mm的柑橘平均时间分别为3和9 s.该机器人高度高、臂展长、工作空间大,能够满足大棚种植模式下的自动化采摘,同时适应于苹果、梨、桃及西红柿等果蔬的自动化采摘.