摘要：以一种可实现高速运动的4自由度并联机器人为研究对象,采用矢量法建立了机器人运动学逆解模型,并提出了具有显示表达式的运动学正解解析解法,因无需迭代而具有较高的计算效率。采用4种运动规律分别规划末端抓放路径,并对比分析了关节角加速度与角跃度随时间的变化规律。在此基础上,提出了基于SAMCEF的机器人刚柔耦合仿真流程,并分析了不同运动规律的残余振动幅值变化,为优选可兼顾关节驱动力矩平滑性与末端残余振动收敛性的运动规律提供了解决思路。

摘要：文中以一类由外转动副驱动、含平行四边形支链的2,3和4自由度高速并联机器人为研究对象,提出一种基于CAD-CAE集成技术的有限元快速建模与更新方法。其要点为:针对工作空间中某一参考位形,首先,通过IGES/STEP等标准接口,将各结构件SolidWorks实体模型导入CAE软件SAMCEF,并通过自动提取各结构件实体模型连体坐标系相对于机架参考坐标系的位姿特征信息,建立SAMCEF环境下的几何模型;然后,通过将有限元分析特征信息自动编译为参数化脚本(Bacon)文件,建立整个机器人的参数化有限元模型。该方法特色在于:当机器人位形变化时,仅需更新CAD模型提供的位姿与有限元分析信息,便可自动生成新位形下的机器人有限元模型,进而显著提高面向全域弹性动力学性能分析需求的有限元建模效率。

摘要：在高速并联机器人视觉分拣系统中,由于安装误差等原因,视觉系统与传送带以及机器人与传送带之间会存在一定的角度偏差,导致目标物体在分拣系统中的定位精度较低,使机器人末端不能精确抓取动态目标.而且传统的单目视觉定位及跟踪算法存在精度低、运算速度慢等问题,影响视觉分拣系统的计算速度,降低系统的实时性.针对以上问题,提出了一种基于圆特征的单目视觉定位与传送带标定结合的动态目标跟踪算法,首先不需考虑相机坐标系与传送带坐标系的角度偏差,拍摄一个圆形目标,并以光心为顶点构造直椭圆锥的几何成像模型.在此基础上利用其几何关系求取圆心在相机坐标系下的深度信息,再结合传送带标定与张正友标定方法,确定传送带编码器的比例因子以及机器人坐标系和传送带坐标系之间的角度偏差,并实时跟踪圆形目标运动过程中圆心在机器人下的位置.最后,对所提算法和传统算法分别进行实验对比,结果表明,该动态跟踪算法通过圆锥投影的几何关系推导圆心的空间坐标,避免了传统复杂的非线性方程求解,定位精度和计算速度大幅提高.该算法消除了传统算法的角度偏差,平均位置误差为0.82 mm,具有较高的定位精度.运行中系统耗时较短,运行效率得到了有效提高,且误抓率和漏抓率分别为0.2%和0,具有很高的实用价值.

摘要：由于并联机构的复杂性,通过理论计算分析机器人实际规划轨迹下的运动学性能是十分困难的.为了预测4-RUPaR高速搬运并联机器人机构在搬运轨迹下的运动学性能,在ADAMS中建立了并联机构的虚拟样机,对机构进行拾取放置轨迹规划和在规划轨迹下的正逆运动学仿真.通过分析仿真结果,预测机构在规划轨迹下的运动学性能指标,为机构优化设计、控制策略研究、规划轨迹优化和物理样机制造提供参考.仿真结果表明,规划轨迹设计合理,机构运动学性能良好.

摘要：为满足电子、食品及医药等工业领域生产对少自由度高速并联机器人的需求,设计了一种4-R(2-SS)型高速并联机器人。以该机器人机构为研究对象,基于螺旋理论对4-R(2-SS)型并联机构的自由度研究,建立了4-R(2-SS)型并联机构的数学模型,求出机器人的灵活工作空间。提出了以机器人灵活工作空间边界为约束条件,以末端执行器运动误差为目标函数函数,对末端执行器轨迹位置参数优化,并进行运动仿真分析。结果表明对机器人轨迹位置的参数优化有效降低了各主动臂转动幅度,增加了运动平稳性,同时验证了机器人具有高速、高加速度的运动性能。

摘要：食品和日化等领域存在大载荷桶装或袋装产品的两移动自由度搬运和装箱作业,降低了机器人自由度要求,但在机器人负载能力上提出了新的挑战。如何在构型综合层面实现机器人从无到有?如何在性能评价层面保障机器人从有到优?上述问题是研发高性能高速并联机器人的两大核心难题。该文围绕高速并联机器人的闭环支链优势特征,提出支链间耦合策略,建立了基于耦合策略的线几何图谱化高速并联机器人构型综合方法,实现了闭环支链型高速并联机器人构型设计;针对所设计的功能相同、结构近似的不同机器人构型,基于功率系数概念提出构型优选指标TSI (type selection index),实现了高速并联机器人的构型优选;根据上述研究指导了样机研发,并开展了实验研究与应用验证,测试表明:所研发的TH-UR2并联机器人具备高速高负载品质,在50 kg负载下其标准行程周期可达1.76 s,满足应用需求。

摘要：围绕提高高速抓放机器人动态定位精度的目标,以Diamond并联机器人为对象,研究基于输入整形的残余振动抑制技术。其要点为:首先,借助CAD-CAE集成技术建立了Diamond机器人的弹性动力学模型,确定了对机器人末端残余振动起主导作用的模态,并通过试验模态分析验证了仿真结果的有效性;然后,通过揭示主导模态下固有频率随位形的变化规律,并基于主导模态固有频率全域均值设计了一种单模态正脉冲输入整形器;最后,通过特定抓放轨迹下的输入整形仿真与残余振动抑制试验,验证了所提方法与技术的有效性,从而大幅度提高了机器人系统在高速运行时的动态定位精度。

摘要：并联机器人具有运动精度高,累计误差小,刚度大等特点,因此在航空航天,医疗器械,工业生产,食品包装等行业中得到广泛的应用。本文设计了一种3-RRPaR高速抓取并联机器人平台。首先对机器人平台的结构进行设计,确定了各部件的尺寸形状以及连接方式,建立了高速抓取并联机器人平台的三维模型;根据所需力矩对机器人的驱动装置进行选型,通过Adams进行虚拟样机仿真,对其运动学以及考虑弹性的动力学进行求解分析,得到了各杆件的变形分布以及各方向误差。最后对机构的关键部位进行有限元仿真,以保证机构在高速运动过程中的安全性和稳定性。

摘要：为了突破Delta机构的知识产权,为我国相关行业提供具有国际竞争力的核心装备,天津大学在国内率先开展了高速抓放操作用高速并联机器人的创新设计与关键技术研究,实现了1项Diamond机构原始发明创新和2项延续发明创新,即电池分选装备和软袋装箱设备,项目取得了显著效益且应用前景广泛。