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运动学分析是并联机器人运动学性能评估和结构尺寸优化的基础。现有并联机器人运动学分析方法存在几何建模与几何计算相分离的问题,本文利用共形几何代数(Conformal geometric algebra, CGA)集几何表示和计算为一体的优势,提出一种并联机器人逆运动学分析方法。根据动平台位姿参数给出动平台刚体运动算子,通过共形几何代数框架下的几何积实现动平台上任意点的刚体变换,得到任意点在运动过程中的共形几何表达式;结合机构中尺寸、几何约束,利用内积运算,建立机构运动学方程;根据运动学方程,进行运动学反解计算和速度分析。以3自由度的3-RPS并联机器人和6自由度6-UPS并联机器人为例,对所提方法进行验证,并将逆运动学推导结果与仿真软件所得结果进行了对比,验证了本文提出方法的正确性。该方法将空间向量和旋转表示等几何对象与矩阵乘法、矢量外积等计算方式相结合,使得并联机器人空间几何问题统一在一个代数系统中进行处理,因此分析过程几何直观性较强,简化了运动学逆解分析计算过程。 相似文献
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对Tripod并联机器人进行了运动学分析,计算了机构自由度,采用矢量代数法和数值法求出了运动学位置逆解和位置正解。利用Jacobian矩阵的条件数对其进行了运动性能评价,分析了其可达工作空间。计算结果表明该机构具有优越的各向同性性能和广阔的可达工作空间。通过ADAMS和Matlab运动学仿真软件对正解和逆解分别进行了验证。仿真实验结果证明了所建模型的正确性。并对Tripod并联机器人样机进行了精确定位实验、直线插补实验和圆弧插补实验,实验证明机构所建数学模型的正确性。 相似文献
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《农业机械学报》2017,(12)
与旋转驱动型相比,直线驱动并联机器人具有更大的工作空间,但其存在工作空间求解较复杂且精度不高和优化目标不合理的问题。针对上述问题,本文根据并联机器人的结构和运动学模型,提出了一种极坐标变步长迭代搜索法求解并联机器人工作空间,分析各结构参数变化对工作空间的形状、尺寸、对称性的影响趋势。提出一种综合机器人灵巧度与工作空间利用率的全局混合性能指标,并以此为目标函数建立了结构参数优化的数学模型,针对不同工况,利用粒子群算法对机器人尺寸参数进行优化,得到基于机器人操作性能和工作空间利用率的最优参数,通过对不同权重下优化得到的参数进行仿真,验证目标函数的正确性和有效性,该优化方法对并联机器人优化设计具有一定的指导意义。通过激光跟踪仪测出的实际工作空间与理论工作空间模型进行对比,验证了工作空间理论模型的正确性,为后续的尺度综合打下基础。 相似文献
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直线驱动型并联机器人工作空间分析与优化 总被引：2，自引：0，他引：2
与旋转驱动型相比,直线驱动并联机器人具有更大的工作空间,但存在工作空间求解较复杂、精度不高和优化目标不合理的问题。针对上述问题,根据并联机器人的结构和运动学模型,提出了一种极坐标变步长迭代搜索法求解并联机器人工作空间,分析各结构参数变化对工作空间的形状、尺寸、对称性的影响趋势。提出一种综合机器人灵巧度与工作空间利用率的全局混合性能指标,并以此为目标函数建立了结构参数优化的数学模型,利用粒子群算法对不同工况下机器人尺寸参数进行优化,得到基于机器人操作性能和工作空间利用率的最优参数,对不同权重下优化得到的参数进行仿真,验证了目标函数的正确性和有效性。通过激光跟踪仪测出的实际工作空间与理论工作空间模型进行对比,验证了工作空间理论模型的正确性,为后续的尺度综合研究打下基础。 相似文献
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4—PTT并联机构位置正反解与工作空间分析 总被引：5，自引：1，他引：4
提出了一种能实现空间三维平动和绕Z轴转动的4-PTT并联机构.运用解析几何中的坐标变换与投影理论,求得了该机构位置反解的显式表达式,给出了求解位置正解的方法,并进行了数值验证;采用极坐标搜索法确定了该并联机构的工作空间边界点,并利用Matlab和LabVIEW软件编程,分析了定姿态下工作空间的边界以及三维立体形状.研究表明该机构的工作空间具有边界光滑、体积大、无空洞以及截面形状规则等优点,适用于工业装配机器人、虚拟轴并联机床、多维减震平台等领域. 相似文献
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并联机器人因具有刚度大、结构稳定、承载能力大和运动负荷小等优点,在农业和工业等领域得到了广泛的应用。现有大部分并联机器人因支链呈空间对称分布,难以进入狭长空间工作。因此,针对狭长的工作环境,提出了一种新型三自由度并联结构,该机构整体沿一条直线导轨方向布置,减少了垂直于导轨方向的宽度,使之易于放入狭窄的空间内,同时能拥有较大工作空间,并实现3个自由度上的平动运动。通过G-K公式计算机构自由度;验证了该并联机器人设计的合理性;对平台进行了运动学和动力学分析;并根据遗传算法分析其奇异性;通过解析法对机构工作空间进行了分析。研究成果为三自由度并联机器人进入狭长空间工作提供了新的思路与构型。 相似文献
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五自由度混联机器人尺度与结构优化设计 总被引：2，自引：0，他引：2
串联机器人具有较大的工作空间且易于控制等优势,与并联机构的高刚度有着良好的互补性。因此,五自由度混联机器人兼具串、并联机器人的优点而成为主要研究方向。本文对五自由度混联机器人构型进行阐述,该混联机器人的并联部分为存在2条连续转轴的两转一移并联机构2RPU/UPR;较系统地对该五自由度混联机器人关键尺寸进行了优化设计;对混联机器人的关键部件的机械结构进行了设计与分析,并对其进行了结构优化;对优化前后整机进行有限元静力学仿真,并对优化前后仿真结果进行了对比分析。结果显示,优化后该五自由度混联机器人的整体刚度得到提升,且整机的质量进一步减轻,有助于节约机器人的制造成本,提高机器人的动态性能。 相似文献
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基于谐响应方法的某载货车振动分析 总被引：1，自引：0，他引：1
在ANSYS环境下建立了某载货车的有限元模型,应用有限元分析方法对该模型进行了模态分析和谐响应分析,通过有限元仿真分析的结果,确定了该车出现异常振动的原因。 相似文献
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翼展式厢式货车车厢骨架强度与模态分析 总被引：3，自引：0，他引：3
利用ANSYS 10.0软件,建立了以梁单元和壳单元为基本单元的翼展式厢式货车车厢骨架有限元模型,并对该车厢骨架进行静态分析和模态分析。计算结果可为车厢骨架结构设计、改进和轻量化提供理论依据。 相似文献
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自定心中心架是保证加工轴类工件时自定心性能和夹紧性能的关键部件,其中心定位精度直接影响工件的加工效率与加工精度。基于此,通过建立多刚体系统运动学方程,利用ADAMS多体动力学仿真软件对自定心中心架作了运动学仿真分析及动力学仿真,在有、无磨削力作用下模拟实际工况,研究了不同驱动力对中间滑块的中夹头及上、下夹头与工件的夹紧力的变化曲线,为自定心中心架的优化设计提供了一定的理论参考。 相似文献
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某型汽车仪表台模态及刚度有限元分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为考察汽车仪表台的动静态特性,对仪表台进行了模态分析和刚度分析,获得了各阶振型、各阶频率及位移分布,并将分析结果与允许值进行了对比,为后续的结构改进及优化提供了依据。 相似文献
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山药收获机下支撑支架是根据主旋转支撑装置的离地高度和开沟深度设计的,在实际作业过程中,链刀切削阻力、螺旋刀切割阻力、输送机构支撑力、油缸的推拉力最终都由下支撑支架承载,作用力较为复杂,容易发生变形和断裂;且链刀切入土壤产生的振动、链节和链轮齿的啮合会给链传动带来工作的不平稳性和有规律的振动,可能会引起共振。为此,在进行山药收获机工作装置设计时,首先采用有限元方法对下支撑支架进行静力学分析,并在静力学分析的基础之上对其进行预应力模态分析,以评估设计的合理性,对结构进行优化。 相似文献
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温室三七收获机有限元分析 总被引：1，自引：0，他引：1
根据三七种植新农艺的要求,设计了一款应用于温室种植模式的三七收获机。为提高其工作性能,利用ANSYS有限元软件进行有限元分析,获取在静载荷作用应力、变形的大小及分布情况。结果表明:应力集中发生在电机安装位置及车架纵梁连接处,最大变形发生在车尾处,机架强度符合要求。对机架进行模态分析,获得其固有频率并进行谐响应分析,分析可知:在频率15Hz时电机安装位置处可能发生共振,此时电机安装位置处应力和位移达到最大,最大应力为4.34MPa,最大位移为2.03mm,机架满足激励载荷下的强度要求。对挖掘铲进行静力学分析,得到挖掘阻力5 000N,挖掘铲最大变形量为1.334 4mm,最大应力为20.894MPa。本文为后续温室三七收获机的减振以及机架、挖掘铲优化提供了理论依据。 相似文献
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柴油车车身的动态修改设计 总被引：5，自引：2，他引：5
运用试验模态分析方法和有限元法，对试装柴油发动机的国产微型汽车进行了模态分析，把两种分析方法所得的模态参数进行比较，经确认或修改，便可建立一种比较精确的动态设计模型。在相似性估计的准则上，提出了一种频率对比的新方法，对车身的局部振动进行修改并得到较为合理的结构。 相似文献
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拖拉机发动机罩振动的模态相关分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为了将结构振动的有限元分析和试验模态分析两种方法结合起来进行结构振动特性的分析,确定试验模态与有限元计算模态的相应关系，验证有限元分析结果的可靠性．本文采用了模态振型相关分析的方法，对一拖拉机发动机罩壳的试验模态和有限元计算模态分别进行了欧氏空间中的相关分析和基于内积的相关分析。对模态振型相关分析技术用于具体结构的振动特性分析进行了有益的尝试。 相似文献