并联机器人的特点及应用分析

通过与传统的串联机器人的比较,分析了并联机器人的特点。介绍了并联机器人在运动模拟器、并联机床、工业机器人、微动机构、医用机器人、操作器方面的应用,指出了并联机器人研究面临的几个主要问题。     

并联机构的研究

并联机构是一种新型机构,具有传统串联机构无法比拟的优点,是串联机构的补充和扩展,对机床技术和机器人技术具有重要的作用.该文介绍它的研究目的意义,国内外研究现状,存在问题,在对国内外典型并联机床样机的工作原理分析的基础上,指出目前并联机构研究中所面临的主要问题,并对并联机构的研究发展方向进行了展望.     

关于并联机床工件安装位置的计算分析

并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的,是近年才出现的一种新概念机床,它是并联机器人机构与机床结合的产物,是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。但由于其结构及工作空间非常复杂,在使用它加工工件时,极有可能发生机床零件间的自己干涉及机床与工件的干涉。本文以通用CAM软件输出的刀具轨迹为基础,提出了缩短检查干涉时间的检查点文件的组成方式,并通过调整工件的安装位置来回避可能发生的各种干涉,提出了检验该工件能否进行加工以及可加工时工件最佳安装位置的计算方法。     

并联机器人的奇异性分析方法探究

为了满足各行各业对机器人的广泛需求,人们在大力发展串联机器人的同时,提出并联机器人的概念。传统并联机器人普遍存在着奇异性的缺点,导致机器人机构的不稳定与不可控,导致机器人在使用时出现安全性问题,不利于并联机器人的推广应用。因此,有必要对并联机构的奇异性做更深入的研究,以减少和消除奇异性的影响,提高并联机器人的性能,促进并联机器人的实用化和产品化的发展。     

一款并联工业机器人的设计

并联机器人具有承载能力强、刚度大、自重负荷比小、动态性能好等特点,具有并行三自由度机械臂结构,重复定位精度高。具有超高速拾取物品功能,其广泛应用于精密加工,如小型零部件加工以、食品、药品的包装和电子产品的组装等。从并联机器人结构、系统电源设计、步进电机控制、主控制系统、通讯系统等方面进行设计。     

工业机器人与机床集成应用分析及研究

现阶段,工业机器人在工业生产中得到越来越广泛的应用,当工业机器人与机床集成后,可以使机床的能效获得大幅度提升。基于此点,本文从工业机器人的特点及关键技术分析入手,阐述了工业机器人与机床的集成应用,最后论述了工业机器人与磨床的集成设计开发。期望通过本文的研究能够对推动工业机器人与机床的融合有所帮助。     

基于BP神经网络的并联机器人位姿分析

并联机器人运动学正解是一个重要而且难以解决的问题，本文应用BP神经网络对并联机器人的位姿反解进行学习。进而求得机器人的位姿正解问题．并对并联机器人的典型机构Steward平台进行了仿真计算。用实例去验证．结果表明，能够满足一般应用的精度要求，验证了该方法的有效性和可行性。     

面向禽类胴体分割的3P2R混联机器人运动学研究

为了满足禽肉市场需求,提高禽肉加工生产的效率,根据禽肉加工工艺的要求,设计一种轻型并联机器人。根据机器人的结构特点建立机器人坐标系。将机器人的坐标系分解为并联和串联两部分。对机器人的并联部分和串联部分进行运动学正反解分析,并将两部分的正反解合并,完成机器人整体的运动学分析。并利用计算机仿真软件对设计的机器人进行工作空间仿真。     

基于RecurDyn的双SCARA机器人动力学分析

提出一种可用于微小零部件装配作业的新的双SCARA并联机器人,其有三个自由度:两个平动和一个转动。利用参数化三维建模软件UG对双SCARA并联机器人进行三维实体建模,同时将模型导入Recurdyn仿真软件,构建双SCARA并联机器人的虚拟样机。通过设置相应的仿真环境和仿真参数进行仿真分析,得出机器人各个关节的驱动力矩随时间变化的曲线,为该并联机器人的控制问题和机构优化提供技术基础。     

包装物料分拣机器人运动轨迹规划

为了保证自动物料分拣并联机器人平稳、快速地将目标物料码放到指定位置,需要机器人拥有良好的动态特性,尽可能保证机器人运动速度和加速度平滑过渡。介绍了并联机器人工作原理以及运动轨迹,介绍了传统的关节空间轨迹规划方法,并在此基础上提出了一种关节空间的多项式插值拟合的分拣机器人轨迹规划方法,通过多项式插值法对机器人运动速度进行了拟合,并在不同约束条件下得到了机器人最短运行时间。仿真结果表明,该轨迹规划方法能够实现机器人各轴速度平滑过渡,避免了机器人因加速度突变出现冲击。该规划算法简单可行,能够保证机器人拥有良好的动态特性,保证了机器人稳定可靠运行。     

六自由度Delta机器人运动学分析

对六自由度Delta机器人的结构特点进行了简单介绍,根据其结构特点将六自由度Delta机器人拆分为三自由度Delta并联机器人和串联摆角头两部分,先分别对并联和串联两部分机构进行单独的运动学分析建立运动学模型并求解,然后将这两部分进行耦合建立了整体的运动学模型并最终求得六自由度Delta机器人正逆运动学的解。     

基于改进粒子群算法的机器人机构误差补偿

并联机器人最重要的性能标准是运动精度,而并联机器人在给定的预期轨迹规划过程中,往往因存在机构误差导致预期轨迹和理想轨迹存在很大偏差,导致运动精度大大降低。针对以上情况本文提出了一种基于粒子群算法,对机器人的驱动杆期望轨迹不断修正,进而补偿机器人机构误差;通过种群排列熵模型和粒子速度激活方法改进粒子群算法,利用改进后的粒子群算法对机器人驱动杆参数进行优化,对机器人结构误差补偿,进而不断修正机器人驱动杆的预期轨迹,补偿机器人轨迹规划过程中的运动误差。仿真结果表明:本文所提出的方法能够有效对机器人机构误差进行补偿,有效补偿了机器人轨迹规划中的运动误差,保证了机器人的运动精度。     

六自由度并联机器人实时控制实现

并联机器人是一种新型机器人的机构，它与串联机器人相比，具有刚度大、精度高、负载重和易控制等优点。本文根据并联6-SPS机器人的位置和速度算法分析及运动特性分析算出的数据，给出了其硬件连接和软件实现的方法，在实现过程中解决了主机与从机之间的通讯与定时问题。并成功地用于机器人的控制中。得到了理想的控制效果。     

机械制造专家——黄田

"让中国在世界科技前沿占有一席之地,是每个中国科技工作者义不容辞的责任."这是黄田教授对事业追求的目标,也是对自己的要求. 1998、1999、2000年三次赴英国Warwick大学进行短期讲学与合作研究,广泛的国际交流使他对世界机械行业科技前沿有了深刻的了解,强烈的民族自尊心使他谢绝了国外的高新聘用,毅然回国;浓厚的基础理论和广博的专业知识使他具备了冲击世界科技前沿的能力.从1995年开始,黄田同志带领科研组在国内率先开展了并联构型制造装备的设计理论、关键技术和样机制造的工作.几年来,他们克服了难以胜数的困难和挫折,在国家"863"CIMS主题资助下,1997年研制成功我国第一台大型Stewart平台型镗铣类并联机床原型样机,1998年通过国家教育部鉴定,达到国际先进水平,并且部分理论成为国际首创,获1999年度教育部科技进步二等奖.1998年以来,他主持完成了国家自然科学基金(被国家基金委评为特优资助项目)、教育部博士学科点专项基金、天津市"九五"重点科技攻关和天津大学"211"工程跨世纪标志性成果等项目,并取得了突破性进展,研制成功了我国第一台三轴镗铣类并联机床产品化样机.该机床于1999年10月在北京举办的国际机床展览会上参展,引起轰动,被认为是本届展览会国产机床高新技术产品中六项有突破性的成果之一.据业内权威人士评价,该机床已达到实用化水平,这在世界范围内还属少数.此项成果于2000年3月通过天津市科委专家鉴定,达到国际领先水平.此外,他还主持完成了国家"863"发展计划CIMS主题资助项目,研制成功我国第一台基于球面并联机构的新型数控回转台,通过"863"专家组验收,得到国内外同行的高度评价.在理论研究工作方面,黄田同志带领科研组利用微分几何、矩阵奇异值分解等理论,在并联机器人/机床工作空间边界的解析解法、尺度综合、精度预估与综合、运动学标定与误差补偿,机床结构动静刚度设计等方面取得一系列突破性成果,形成一套系统完整并独具特色的理论研究体系.     

国家自然科学基金助中国机构学研究走向国际前沿——记燕山大学黄真教授在科学基金的持续资助下取得的创新成果

燕山大学黄真教授30余年来淡泊名利、潜心研究,在11项国家自然科学基金项目的持续资助下,在机构学领域取得了丰硕的创新成果,培养了大批卓有建树的国际知名机构学专家学者。他率先在中国开展了并联机器人的研究,建立了系统的并联机器人机构学分析与综合理论,包括基于螺旋理论修正的空间多闭环机构自由度计算公式,为自Chebyshev、Gr(u|¨)bler和Kutzbach以来困惑机构学界百余年的疑难问题提供了解决方法;发展并完善了少自由度并联机构的综合原理等。2010年获国际学术组织IFToMM授予的"卓越成就奖(Award of Merit)",是首位获得该奖的华人学者,对中国机构学走向国际前沿并在国际上占据一席之地做出了重要贡献。     

基于UG的汽轮机叶片数控加工编程

在分析了汽轮机叶片的结构特征和数控加工工艺的基础上,研究利用Unigraphics(UG)进行叶片的辅助加工的方法,包括叶片的三维造型、刀具轨迹编程和加工仿真;并用并联机床进行了加工实验。     

一种并联机器人机构的运动分析及其虚拟样机建立

建立了3RRC并联机器人的位置模型,对位置模型进行了位置逆解的解算,以3RRC为对象的虚拟样机设计和仿真,验证了理论分析结论.     

六自由度磨骨机器人磨头装夹设计

近些年来,随着电脑的频繁使用和智能手机的出现,颈椎病频发,颈椎间盘置换手术越来越多,然而传统的人工颈椎间盘置换手术有许多问题,例如手术精度不足、手术辐射过多、医生工作强度大等等问题。六自由度磨骨并联机器人的产生解决了这一问题,不仅提高了手术精度,减少了辐射,还减轻了医生的工作强度。在六自由度磨骨并联机器人中有一关键结构,那就是磨头部分。由于其磨头部分与人体直接接触,因此磨头的安装牢固就显得极为其重要,为避免磨头装夹部分不牢固影响手术以及方便更换不同型号磨头,特进行磨头装夹部分设计。本设计提出了六自由度磨骨机器人磨头装夹设计部分的各部分名称、结构原理、结构要点及设计结论。     

基于并联机床的汽轮机叶片加工

在总结用六轴并联机床加工汽轮机叶片存在的问题基础上,通过在工作台上串联一个数控转台,对其进行结构改进,形成七轴联动并串联加工系统来加工汽轮机叶片;并分析了用七轴联动并串联机床加工汽轮机叶片的数控加工工艺,包括工艺方案的选择和工艺过程的划分。     

一种球面并联机器人运动学分析

以球面5R并联机器人为研究对象,建立了该机构被动关节位置反解、逆向雅克比矩阵以及角速度数学模型,并通过数值算例,运用Matlab软件进行了仿真,证明了所建立的数学模型的正确性.