以5自由度自动镀膜机械臂为研究对象,运用改进D-H法建立机械臂的运动学方程,并利用数值分析法对正、逆运动学方程进行分析求解。通过Matlab软件中的Robotics Toolbox工具箱对5自由度自动镀膜机械臂建模,蒙特卡洛法工作空间仿真和轨迹规划仿真,得到机械臂的工作空间图和末端执行器的运动轨迹及各关节的角位移、角速度、角加速度相关运动参数随时间变化的曲线。通过分析所得到的仿真结果表明,所设计的5自由度自动镀膜机械臂可以满足微孔滤膜镀覆的工作要求。

参考Tricept并联机构,将其动平台替换为一种复合球铰,形成新型3UPS_UP并联机构。分析了该机构的结构模型,并着重介绍了复合球铰的结构及特性。由于复合球铰的特殊结构,不便考虑动平台的姿态,所以将球心设为参考点,可以简化该机构的运动学求解过程。列举了该机构的主要约束,并分析采用的工作空间搜索原理,运用MATLAB分析得到该机构工作空间的三维边界图以及部分截面图。介绍了空间体积的计算方法,并定量分析了主要结构的尺寸与工作空间的关系,为改善该并联机构性能及进一步研究奠定了基础。

研究中厚板材的大范围跨度和无突变性焊接的关键技术,以保证液压支架的焊接效率、精度和质量。这里以工业用6DOF焊接机器人SR165为研究对象,基于D-H参数建模方法对焊接机器人SR165的正、逆运动学进行求解,采用蒙特卡罗法分析了该机器人的有效工作空间,利用MATLAB工具箱对其手腕末端点(TCP)进行工作空间云图、角位移、角速度和角加速度仿真。仿真结果满足该焊接机器人的运动学要求,为该类机器人的空间规划,轨迹规划、动静力学分析和运动控制等提供了参考依据。

设计了一种基于R+(3-CPR)+U混联机构的四足机器人。运用螺旋理论求解R+(3-CPR)+U混联机构的自由度;采用RPY坐标变换求解了该机构的位置逆解,通过三维动态法求解了该机构的工作空间。对四足机器人的稳定性进行了研究,推导出足端尺寸与稳定裕度、最大纵向步距和最大横向步距之间的关系;设计了一种复合足端轨迹,通过SolidWorks软件验证了该足端轨迹的可行性。研究结果表明,该四足机器人运动过程中,能保证足端底面与地面平行接触,提高了机器人在农田等松软地面的通过性。

平面3RPR并联机构是一种能实现两平移一转动典型的精密微动机构,根据方位特征(POC)方程分析出机构的耦合度为1,此机构输入输出不具有运动解藕性。基于此,以运动解耦为优化目标,通过结构降耦原理对机构进行拓扑结构优化,设计一种零耦合度(k=0)的平面精密微动机构,利用方位特征(POC)方程验证降藕的可行性,此机构具有位置正解解析式且执行末端运动解耦性优点,同时,分别对拓扑结构优化的平面精密微动机构进行运动学分析,同时分析机构的工作空间、奇异性、转动能力等特性,结果表明与原平面3RPR并联机构相比,拓扑结构优化后的平面精密微动机构具有较好的综合性能。

在电子、轻工、食品和医药等行业中,通常需要以很高的速度完成诸如插装、封装、包装、分拣等操作,传统生产中这类工作由人工完成,劳动强度大,生产效率低,使用高速运动的机器人进行生产可以极大地提高生产效率。三自由度气动并联机器人以气缸、比例阀、拉绳式位移传感器、比例阀和球铰来构建机械结构,以单片机STM32F373VCT6作为控制芯片设计控制电路,以压缩空气作为能源。根据三自由度气动并联机器人的机械结构及运动特征,得到结构末端的运动学正解和逆解。根据机械结构的约束得到机械手的工作空间,并以二自由度机械臂为例验证了协调控制算法,实验结果证实了该算法的有效性。

为解决三自由度并联机器人运动学正解求解困难和动力学建模复杂等问题,利用一种三闭环矢量法建立并联机器人运动学模型,并且采用三球体交叉点法,对并联机器人的运动学正解问题进行分析;运用虚功原理对并联机器人进行动力学建模,使得求解和建模过程变得简单、详细和直观。在MATLAB中建立模型,并在V-REP软件中进行仿真验证,搭建物理环境,对整机系统进行试验研究,验证了运动学和动力学模型的正确性和实时性。

为获得2RPU/2SPS并联机构的工作空间和运动特性,基于拓扑结构方位特征集方程求解其自由度和方位特征集,利用空间坐标变换法和封闭矢量法建立位置反解方程。以蒙特卡洛法为基础,通过反解方程并利用MATLAB软件进行数值仿真得到工作空间,结果表明由于该机构具有对称性,使得工作空间呈现对称分布。运用ADAMS软件进行运动学仿真分析,得到动平台位移、速度、加速度随时间的变化曲线图且曲线呈现周期性变化,证明了该2RPU/2SPS并联机构具有良好的工作性能和应用价值。

以三平动非对称(3-2SPS)并联机床为研究对象,着重研究冗余直线滑动和冗余圆弧滑动两种冗余滑块对机床工作空间的影响。对机床建立坐标系,确定两种滑动方式中冗余滑块的位置坐标,在同一坐标系下建立两种不同冗余滑动方式并联机床的位置反解模型,得到机构的反解运动方程,设置机床运动的约束条件,利用MATLAB软件对两种冗余滑动方式下并联机床的工作空间进行仿真,比较分析两种冗余滑动方式对机床工作空间的影响。

提出一种新型矿用正铲液压挖掘机，其工作装置是一个复杂的多环耦合机构。采用修正的Griibler-Kutzbach公式分析工作装置的自由度，得出该工作装置能够满足正铲作业要求，可以实现两个移动和一个转动。基于运动链环路理论，建立通用的机构运动学分析框图，并且利用该框图对机构进行运动学分析。基于运动学正解分析矿用正铲液压挖掘机的水平挖掘时理论可达的工作空间，得