与串联机构相比,并联机构具有刚度好、精度高、结构稳定紧凑等优点,适用于外科手术领域。提出一种可用于微创手术本体结构的两转动一移动远中心运动(Remote Center of Motion,RCM)(5R)O C-URR并联机构,具有部分运动解耦特性。建立机构位置分析模型,推导出机构位置逆解表达式;在此基础上,针对微创手术工作任务,定义机构期望工作空间。应用局部运动/力传递性能评价指标,给出机构期望工作空间内平均传递指标定义及计算方法。以平均传递指标最大化为目标,建立机构尺度参数约束优化模型,并应用加速灰狼优化(Accelerating Grey Wolf Optimization,AGWO)算法求解该问题。数值实例测试显示,AGWO算法求解约束优化问题的综合性能优于对比算法。机构优化设计结果表明,给出的优化模型和算法可行有效。研究结果为该机构的实际应用奠定了理论基础。

面向抓取和分拣等场合,提出一种新型三移动一转动2PRPaU-2PSS并联机构,对其进行了运动学分析。应用方位特征集理论分析了机构约束特性、自由度和结构耦合度;根据杆长约束条件,建立机构位置分析非线性方程组,将位置正解问题转化为求一元方程,并应用改进灰狼优化算法求解该问题;推导出机构速度和加速度正逆解解析表达式;给出机构运动学分析数值算例,根据理论模型,运用Matlab软件绘制位移、速度和加速度曲线,同时应用Adams软件进行了仿真验证。结果显示,理论分析与数字仿真结果一致,表明给出的运动学分析模型和计算方法正确可靠。

提出了一种新型面对称两移动两转动2RUPaR-2RRU并联机构,应用旋量理论分析其自由度,并确定了其运动特性。该机构可作为振动筛的本体结构。建立机构位置分析模型,得到位置逆解解析表达式;应用矢量法分析机构速度,得到输入、输出Jacobian矩阵,并据此分析了机构奇异位形;应用输入、输出传递指标评价机构运动和力传递性能,给出有效传递姿态工作空间和有效传递位置工作空间(Effective transmission positional workspace,ETPW)的定义和数值计算方法。以ETPW最大为目标,建立机构尺度参数约束优化模型,并应用差分进化算法求解该问题;给出了机构尺度优化设计实例。结果表明,模型和算法可行有效,优化后的机构ETPW明显增大。

单曲柄双摇杆式翻板机驱动机构,实为两套共驱动轴的正置式曲柄摇杆机构,但两曲柄具有一相位差。在分析驱动机构工作原理的基础上,给出了其综合问题的准确表述,即已知机架长度和摇杆摆角,按许用传动角综合正置式曲柄摇杆机构。推导出这类机构最小传动角与杆长及摇杆摆角之间的解析关系,分析最小传动角接近其上确界时的杆长及最大杆长比变化趋势,进而建立了按许用传动角综合正置式曲柄摇杆机构的解析法。给出了翻板机驱动机构综合实例,性能参数分析结果验证了综合方法的正确性和可行性。

提出一种能实现三移动一转动(3T1R)的新型完全对称4-CRU并联机构,其4条支链结构完全相同。基于单开链理论及结构降耦原理,对4-CRU并联机构进行结构降耦设计,得到耦合度κ=1的低耦合度2-(CRR)2R并联机构。其优点在于动平台由两条混合支链并联构成,且支链完全对称,机构姿态转角相对较大。2-(CRR)2R并联机构耦合度降为1,极大地降低了机构位置正解的难度,有利于机构运动学分析。根据该机构的几何关系与运动约束,建立位置正解的一维搜索模型,再应用黄金分割法求出全部高精度位置正解。推导出机构位置逆解方程,应用数值实例验证了位置正、逆解的正确性。采用矢量法对机构动平台速度及加速度进行分析,得出速度及加速度正、逆解,并利用MATLAB软件编程进行数值计算。同时,应用Adams进行运动学仿真分析,验证了自由度分析的正确性;其运动学分析曲线与MATLAB...

将智能优化算法与数值迭代方法有机组合,构造一种并联机构位置正解求解的通用算法--混合人工蜂群和Newton迭代(Hybrid artificial bee colony and Newton iteration,HABC-Newton)算法。将差分进化(Differential evolution,DE)算法融入人工蜂群(Artificial bee colony,ABC)算法,形成一种能快速收敛到问题近优解的混合人工蜂群(Hybrid ABC,HABC)算法,再以该近优解为初值,应用Newton-Шамарский迭代法求出高精度位置正解。以4自由度4-SPS-CU并联机构正运动学分析为例,阐述基于HABC-Newton算法的并联机构正运动学分析方法。为了验证算法的有效性和普适性,给出4-SPS-CU、3-RRR两种耦合并联机构位置正解的数值算例。结果表明,HABC-Newton算法能以较少计算开销求得并联机构的全部高精度位置正解。还比较了HABC-Newton、ABC、DE和粒子群算法求并联机构位置正解的性能,数值实验显示,HABC-Newton算法的精度、稳...

Exechon机床的并联模块为3自由度2UPR-SPR机构,是一种两转动一移动并联主轴头。将动平台输出轴设置为偏置形式,可提高姿态能力。采用0扭转角的倾摆—扭转角描述动平台姿态,建立机构位置反解数学模型。在此基础上,以局部传递指标(Local Transmission Index,LTI)为运动/力传递性能评价标准,分析机构优质传递姿态工作空间(Good Transmission Orientational Workspace,GTOW)和优质传递姿态能力(Good Transmission Orientational Capability,GTOC)。给出姿态能力分析实例,并绘制机构LTI,GTOW分布图和优质传递空间曲面。对比分析结果表明,偏置输出轴的GTOC优于正置情形,最佳偏置角对应的GTOC可达46°。