摘要：零耦合度(κ=0)及输入-输出运动解耦的三平移一转动(3t1r)并联机构,不仅运动学、动力学分析简单,而且运动控制与轨迹规划容易,因而在制造业中具有潜在的运用前景。根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和方法,设计出一种零耦合度且部分运动解耦的新型3t1r并联操作手2-(rPa3r)3r,并对之进行拓扑特性分析,给出了其方位特征POC、自由度DOF、耦合度κ等主要拓扑特征;基于序单开链(SOC)的运动学建模原理,给出了该机构位置正解求解的封闭形代数方程,并求得其数值解;基于导出的机构位置反解公式,分析了机构产生三种奇异的几何条件;同时,求解了机构的工作空间和转动能力;给出了该操作手机械结构设计的三维CAD模型。研究成果为该操作手的运动尺寸优化、样机研发以及动力学研究奠定了理论基础。

摘要：目的基于十字滑台原理,文中设计可以实现3t1r四自由度的重载搬运机械装置,达到对货物准确定位、牢固夹紧以及多自由度搬运的目的。方法利用解析法和有限元法对承重螺栓进行结构设计和强度分析,根据分析结果提出螺栓根部圆角滚压的结构改进方案;根据不同滚压圆角对应的应力值,采用Hermite(埃尔米特)方法得到滚压圆角半径-应力(r-σ)曲线和多项式,求导确定结构改进方案。结果根据滚压圆角半径-应力(r-σ)曲线,确定最佳滚压半径r=4 mm;以PLC控制技术为基础,设计了搬运机械液压驱动控制系统。装置搬运载荷达到55 kN,螺栓根部强度提高了59.54%,屈服极限安全系数达到2.4。结论通过结构设计,该装置实现了3t1r 4个自由度的运动及控制;通过结构改进达到了多自由度搬运的效果。

摘要：目的 针对自动化生产线分拣需求,提出一种新型四自由度的三平移一转动(3t1r)并联机器人机构。方法 根据方位特征集设计理论验证并联机器人机构的运动性质。利用机构的构型特点建立运动学方程模型,对其进行位置正解和逆解的分析,通过数值法搜索得到并联机器人机构的工作空间图形和转动能力等高线图。同时分析并联机器人机构的雅可比矩阵JX以及奇异性。最后以工作空间最大化作为适应度函数,基于遗传算法对机构结构尺寸进行最优化分析。结果 该机构操作空间具有规则形状、无空洞、较大的特点,优化后的并联机器人机构工作空间性能提升45%。结论 操作空间内运动灵活性较好,优化后工作空间性能得到显著改善。在电子包装自动化生产线搬运分拣领域具有较好的应用前景。

摘要：针对一种拓扑结构为2-PrPU型的3t1r空间并联机构,采用离散式蒙特卡洛法,通过对动平台转动自由度作离散化处理,在输入对称的情况下,实现了整个空间并联机构的定姿态工作空间、可达工作空间和灵活工作空间的可视化。从定姿态工作空间、灵活工作空间和可达工作空间的角度分析2-PrPU型空间并联机构的工作性能,表明该机构动平台的可达工作空间范围较大,且大部分为灵巧工作空间。这为多自由度空间并联机构的研究和应用提供理论基础。

摘要：基于方位特征集设计理论和方法,设计了一种完全对称、且具有三平移一转动性质的4-rrPar并联机器人机构,分析方位特征集、自由度、耦合度等拓扑参数。根据矢量法构建运动学位置方程,推导得到运动学逆解解析式,同时根据算例分析得到位置正解和位置逆解数值解。利用雅可比矩阵计算得到位置正解奇异、位置逆解奇异产生条件,选择极坐标边界搜索法计算工作空间与转动能力等性能指标。分析表明:机构边界光滑且内部存在空洞情况、动平台转动角度范围较小。另外,提出有效转动能力比指标ω概念,结合有效工作空间利用率μ,建立多目标的数学优化模型,采用经典的NSGA-Ⅱ搜索算法对有效转动能力比指标ω与有效工作空间利用率μ进行多目标参数优化,最后通过算例分析得到优化后的工作空间以及转动能力,优化后的工作空间边界圆润且内部不存在空洞情况、转动灵活性较好。可权衡设计需求和实际应用需求来选择最佳的优化参数。