摘要：两转一移三自由度并联机构在五轴混联加工装备上应用广泛。受到具有优异性能的商用Exechon并联机构设计的启发,本文提出了一种具有平行四边形子闭环结构分支的2-PRU-PRRPa并联机构。采用螺旋理论分析自由度,求解得到该机构具有2个转动和1个移动自由度。基于闭环矢量法建立了2-PRU-PRRPa并联机构运动学模型,建立驱动关节输入与动平台末端输出之间的映射关系。考虑驱动行程以及奇异位形,采用搜索法对2-PRU-PRRPa并联机构工作空间进行求解。对并联机构运动学方程进行微分得到了机构速度方程,并且基于速度雅可比矩阵分析机构输入、输出与混合奇异位型。根据运动/力传递指标对机构性能进行评价,得到了机构传递性能分布图谱。以优质传递空间优化为目标,基于空间模型法对2-PRU-PRRPa并联机构进行尺度综合。研究结果对五轴混联加工装备研制具有参考价值。

摘要：【目的】针对传统刚性轮椅机械臂体积大、质量重、人机交互存在安全等问题,设计了一种6自由度绳驱动柔性轮椅机械臂。【方法】该机械臂采用一种柔性平动结构,在改变末端位置的同时可以保持末端姿态不变,实现了位置与姿态的解耦,同时可有效提高柔性机械臂刚度;基于常曲率建模方法建立了柔性机械臂的运动学模型,进行了驱动空间、关节空间、操作空间之间的运动学分析以及各柔性关节间的解耦分析;建立了基于Adams虚拟样机的仿真模型。【结果】通过与Matlab软件的数值仿真结果对比,验证了运动学算法的准确性,为后续机械臂的运动控制提供依据。

摘要：[目的]为了提高机械臂对船舶表面污损的清洗效率,研究一种五自由度双清洗盘清洗机械臂模型并提出相应的清洗策略。[方法]采用改进型D-H法建立机械臂的运动学模型,并利用蒙特卡洛法对其可达工作空间进行仿真评估;采用7次多项式插值方法拟合各关节的运动曲线,使用K-means算法对二维栅格区域内随机生成的清洗点按距离进行分类,通过蚁群优化(ACO)算法规划出每个清洗盘的最优移动路径。[结果]该模型可达工作空间能够适应不同曲率的船舶表面,各关节的轨迹规划曲线较为平滑,且清洗盘路径规划方法高效。[结论]该机械臂模型具有较强的适应性和较高的清洗效率,可供多清洗盘清洗机械臂的应用设计参考。

摘要：远心机构是腔镜手术机器人系统中的一个重要部件,影响系统整体的运动性能和系统其他部件的选择,通过腹腔镜手术的临床需求,对远心机构的设计准则进行分析,设计一款基于双平行四边形结构的远心机构。该机构使用双同步带传动,并对传统的四连杆机构进行优化设计,使其承载能力更强,且弥补了双同步带传动机构末端定位精度不高的问题,同时对横滚关节、摆动关节和平移关节的机械机构和实现形式进行设计。并研究远心机构的运动学特性,包括求解正逆运动学、速度雅可比变换矩阵和工作空间分析。通过以上计算和分析可以证明所设计远心机构的正确性和机构末端的稳定性,且横滚和摆动两个自由度都在±60°之间上下运动,满足设计要求,表明该远心机构能够满足微创手术相关技术的要求。

摘要：人机协同酒盒生产线中有多道人工作业工序,针对其中的酒盒底座清废工序,在分析人工执行动作的基础上提出了一种3-RRPaR/RSS三移一转并联机构,以实现该工位的自动化。基于螺旋理论分析得出该机构具有3T1R自由度;利用空间坐标变换法建立位置方程,求出位置逆解;采用边界数值搜索法求解出机构的工作空间,工作空间光滑连续且无空腔。应用结果表明,该并联机构可以满足酒盒底座清废作业需求,提高了酒盒生产线自动化水平。

摘要：针对缓冲行走功能一体的月面探测器构型设计困难、步态分析复杂等问题,提出了一种基于相同支链构型的四足月基装备(LBE)设计分析方法与连续步态规划方案。设计复合功能着陆腿机构及整机多状态位姿;构建LBE在行走状态下的单腿运动学模型,对其进行正逆运动学求解,分析单腿与整机工作空间和运动性能;对LBE整机进行水平月面的连续步态规划,并设计单步足端轨迹,通过动力学仿真,验证LBE行走步态稳定性。仿真结果表明:LBE沿前进方向连续稳定运行,质心竖直方向浮动仅占整器高度的0.24%,俯仰角最大摆动幅度为0.34°,翻滚角最大摆动幅度为0.27°。

摘要：折纸是一种将纸折叠使其具有良好折叠效果的艺术。为了使其能够应用于机器人与机构学领域,学者们相继提出了厚板折纸机构的设计技术,使折纸可以广泛应用于折展机构与可重构机构的设计中。在这些研究中,变胞机构开辟了一种可以将折纸机构特别是厚板折纸引申于机构与机器人广泛应用的重要领域,将折纸机构的折叠特性与机构特征结合起来,使得所得机构更具有高适应性。提出一种新型研究方向,即变胞折块机构。这一研究突破了厚板折纸机构设计的局限,基于圆柱体和圆锥体的几何体,采用几何面分割与切换,提出了一种普适性新型折块机构设计方法,设计出一般类型的圆柱型和圆锥型变胞折块机构。这一类型机构具有典型的变胞特性,进行折体变换,并变换拓扑与活动度。文章通过推导这类变胞折块机构闭环方程,举例进行了不同类型变胞折块机构运动学分析。该类机构在变胞机构、折展机构、过约束机构和可重构机构等领域具有潜在的丰富应用前景。

摘要：针对机器人手腕结构类型和轿车喷涂作业要求,提出一种中空结构的斜交非球型3R手腕的概念设计.手腕外壳由两段变径管和一个法兰构成,内部是由中空的锥齿轮、直齿轮和轴组成3个机械传动链;手腕整体结构紧凑,灵活度大,能实现三维空间内的任意姿态;同时用矩阵分析的方法对这种手腕进行了运动学建模和工作空间分析,并用ADAMS软件进行了运动学仿真,仿真结果和理论计算值一致,表明手腕的结构设计方案可行.

摘要：提出了一种基于UG构建双横臂独立悬架运动学分析系统的方法,并应用该方法开发出了相应的原型系统,给出了系统的框架结构。系统的快速参数化设计模块可方便、快捷地对双横臂悬架运动仿真模型的结构参数、几何参数和定位参数进行修改;系统的运动学仿真分析模块通过调用UG/Motion集成的MSC ADAMS或Function Bay RecurDyn解算器来获取仿真分析结果,通过集成Matlab的绘图功能对分析结果进行输出查看;以前轮定位参数的变化量最小、车轮侧向滑移量最小为优化目标,采用遗传算法构建了系统的悬架机构结构参数优化设计模块。通过一个设计实例验证了系统的正确性及基于遗传算法的结构参数优化设计模块的有效性。系统的框架结构具有良好的可扩展性,已在麦弗逊悬架的优化设计过程中得到应用。

摘要：针对地形狭窄、障碍物较高的非结构环境,基于被动自适应机理的研究,综合了轮式、履带式移动机器人的优点,设计了一种单履带轮-履复合被动自适应移动机器人.该机器人能够实现轮式、履带式、轮-履混合式三种运动模式,能够通过狭小过道与拐角,并且能越过比自身更高的障碍物.介绍了机器人的机构、运动过程和传动原理,通过建立机器人的数学模型,对轮-履复合模块变形进行了运动学分析和轮-履模式转换过程分析,再用虚拟样机技术在Adams中进行建模与仿真分析,从而验证了机器人结构变形时的运动特性和结构与参数设计的合理性.