并联机构、并联运动机床
并联机器人机构研究概述

基金项目:河南理工大学青年基金资助项目(133111)并联机器人机构研究概述张跃敏,谢刚(河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454003)工业机器人自1960年代初问世以来,得到十分迅速的发展,已广泛应用于各个工业领域以及服务行业、医疗卫生等方面。
在工业(串联)机器人方兴未艾时,又出现了一种全新的并联机器人种类。
并联机器人与串联机器人相比具有结构刚度大、承载能力强、运动精度高以及位置反解简单和力反馈控制方便等诸多优点[1,2],近年来,被广泛应用到航天器对接装置、雷达定向装置以及虚拟轴高速并联机床。
由于其卓越的运动学和动力学性能以及潜在的工业应用前景,吸引了世界范围内的众多学者对它的研究与开发。
本文对其中并联机器人机构的研究现状与成果进行概述。
1并联机器人机构的研究现状并联机器人的研究大致分为两类:一类是并联机器人机构分析,包括对已经存在的并联机器人进行机构学、运动学、动力学、运动控制、路径规划,智能设计等的研究。
其应用领域主要有:并连机床、飞行模拟器、空间飞行对接机构、装配生产线、卫星天线换向装置、海军舰艇观测台、天文望远镜跟踪定位系统、动感娱乐平台以及医疗设备。
并联机构学与运动学分析主要研究并联机器人的运动学、奇异位形、工作空间等方面,是并联机器人控制和应用研究的基础。
并联机器人动力学分析的方法很多,主要有:拉格朗日法、牛顿-欧拉法、高斯法、凯恩法等。
由于并联机构的复杂性,目前有关对并联机器人的研究大都集中在机构学方面,而对于动力学的研究相对较少。
另一类即是并联机器人机构综合,也就是寻找作为机械承载本体的新机构类型。
本质上,机构综合是最具原始创新的工作[2]。
最初,这一研究课题严重依赖设计者的经验,直觉和灵感。
因此,在研究的过程中没有可靠的方法和科学的步骤来遵循。
综合出的机构不具备完整的系统性和规律性,导致了机构综合困难很大且成果不多。
因此,许多学者在致力于寻找一种具有普遍意义的机构综合方法。
并联机器人背景介绍

并联背景介绍并联背景介绍一、引言在现代制造业中,已经成为重要的工具和装备。
随着技术的不断发展,的功能日益增强,也越来越多地用于处理复杂的任务。
并联作为一种新型,具有很大的潜力和前景。
本文将介绍并联的背景和相关信息。
二、并联的定义并联,也被称为并联机械手,是一种由多个连接在一起的运动装置组成的。
每个连接点都有一个自由度,使得能够执行复杂的运动和操作。
并联一般由基座、连接点、末端执行器等组成。
三、并联的优势1、高刚性:并联结构使得具有较高的刚性,能够完成更精确的任务。
2、高稳定性:由于并联的连接点都能够自由运动,使得在执行任务时更为稳定。
3、高精度:并联的各个连接点均配备传感器,能够实时感知环境,提供更高的定位精度。
4、多功能:并联具有多个自由度,能够同时执行多种任务,提高工作效率。
四、并联的应用领域1、制造业:并联广泛应用于汽车制造、电子产品组装等领域,能够提高生产效率和产品质量。
2、医疗领域:并联用于手术操作,能够提高手术精度和减少手术风险。
3、建筑领域:并联可用于高空作业、搬运重物等任务,提高施工效率和安全性。
4、食品行业:并联可用于食品包装、烹饪等任务,能够实现自动化生产。
五、并联的发展趋势1、更高的运动速度和精度:随着传感器和控制技术的不断进步,未来的并联将具有更高的运动速度和精度。
2、更智能化的控制系统:技术的发展将使得并联具备更强的自主学习和决策能力。
3、更广泛的应用领域:并联将进一步应用于更多领域,如农业、航天等。
六、附件本文档涉及附件如下:1、并联的示意图2、并联在制造业中的应用案例研究七、法律名词及注释1、:根据《技术标准定义》(GB/T 37607-2016)的规定,是一种能够通过计算机编程和自动化设备控制实现复杂任务的机械设备。
2、自由度:执行任务时能够自由运动的方向和程度,表示的运动自由度的数量。
并联机构运动学

并联机构运动学
并联机构是指由两个或多个杆件以多点连接方式组成的机构,其特点是各个杆件之间无相对运动。
并联机构的运动学研究主要包括以下几个方面:
1. 位置分析:研究并联机构可达到的各个位置,并通过方程描述它们之间的关系。
2. 速度分析:研究并联机构各个杆件的速度以及其与驱动器之间的速度传递关系,可以通过求解雅可比矩阵得到。
3. 加速度分析:研究并联机构各个杆件的加速度以及其与驱动器之间的加速度传递关系,通过对速度的求导得到。
4. 正运动学分析:研究并联机构杆件的姿态角度以及构件之间的相对角度关系,可以通过旋转矩阵或四元数进行描述。
5. 逆运动学分析:研究并联机构如何通过给定的末端位置和姿态角度,求解驱动器的运动参数,可以使用解析法、迭代法等方法。
通过对并联机构的运动学分析,可以了解机构的运动特性、工作空间、速度和加速度传递等,对机构的设计、控制和优化有重要意义。
五面加工并联运动机床

1 总 体 配 置
P O M型 和P 0 0 8O 2 0 型并 联 运 动 机床 的总 体 配 置设
W M EM 2期 2 0 0 7年 4月
图 3 5 并 联 机 构 的工 作 原理 杆
l9 l
维普资讯
产 品与技 术
Po u t rd cs& T c nlg eho y o P 0 M型并联 运动 机床 的主要 技术 规格 如表 1 80 。
3 } ; 目 ; 塑
HK3 S 6
: ; : : ;
主 轴偏转角 度 _ _: 鳓 ≤ : ,; ≥ ≯ 《 囊l
最 大加 速 度 ( /。 m s ) 1 2
这种5 杆配置 使机 床具有 以下 特点 : ( )机 床运 动部 件 的质 量很 小 ,采 用 功率 小 的 1 驱 动装 置 就 可 以达 到很 高 的加 速度 ,所 产 生 的惯 性
所示 。
够 真 正 进 行 5 加工 ,其 外 观 和 内部 工 作 空 间 如 图2 面
图 1 串 联 、并 联 运 动 机 床 的 基 本 概 念
并 联 运 动 机 床具 有结 构 简 单 、 刚度 高 、 动态 性
能好 等一 系 列 优 点 ,应 用 前 景 广 阔 。但 早 期 的并 联 运动 机床有 2 个共 同的缺点 :
摘 要 :文章介 绍 了一种 结 构新 颖 、 高速加 工 用的并 联运 动机 床 。它采 用5 并联 机 构和5 驱 动 的主 轴 杆 环
加 工 。 同 时 对 高 速 加 工 的 开 放 式 数 控 系统 作 了 简要 的 阐 述 。
部件 ,在 并联 运 动机 构理 论上 有 所 突破 ,从 而 实现 主 轴部 件 的偏 转 角大 69 。 -0 ,能 够 真正 实现 五 轴联 动 、五 面
3-PRS并联机构运动学分析

轴移动的距离,h h ,3 h分别代表三个滑块在滑道上的位置。 ,
这样 ,根据并联机构的位置反解公式有 : P= + Q 叮 ( 3 )
这 ltb, 据 个 式 以 得 、 、 的 达 如 : 里 =Ph 根 这 公 可 求 厅 h 表 式 下 - l :3
维普资讯
第2 期
而 3P S并联机构运动学分析 -R 这
里
6 、 =
[ 6/ 6R § :2 , ] : =2 =] [2 - —— R -l 、 / ,
移
向
的 平
量
=
豳 =
叶酬
和坐标系
g
运动平台相对于固定平 台的位姿可 以用坐标系 6
中图分类号 : HI3 T 1、 2
文献标识码 :A
文章编 号 :10— 8X20) - 020 07 94 ( 6 2 06-5 0 0
近年来 ,并联机床 已成为全球机床制造业广泛研究的热点,倍受国内外学者和机床制造商的关注” 。 目 前并联机床的机构原型多数为倒置的 Se a 平台, t r w t 很多学者对其进行 了研究 , 然而这类机构存在建模求
,三个支撑杆长为 。固定于动平台上的动坐标
图 I 3P S并联机构简图 -R
系 o- Y.. ,x , I 点位于三角形ppp 的形心处 。 轴沿 D P方向, -, Z ̄ 。:3 , 轴平行于 P , 2 z 轴垂直于上平 台, 两个三角形外接圆半径分别为 R
和, . ,滑道的长度为 。
摘
要: 采用数值 分析 中的牛顿迭代法求解 了关于 3P S 自由度并联机构正解 的非线性方程组 , -R 三 通过迭代计算
出并联机构位置正解的精确解。该法程序设计简单。迭代收敛速度快,算法执行效率高。给出了求解过程及求解 实例,其迭代精度达 1’ O。 ‘
平面三自由度并联机床的机构分析及工作空间确定

F=6 ( n — P一 1 ) 一
i =1
( 2 )
I l P
这 就 是 空 间机 构 自 由度 的 一 般 形 式 的计 算 公
式 。而对 于平 面机 构 有
F = 3 ( n - p - 1 ) + EZ
i =1
( 3 )
对 于 图 1中 3. R RR平 面 并 联 机 床 机 构 ,
l
訇 似
平 面三 自由度并联机床的机构分析及工作空 问确定
Th e i ns t i t ut i onal anal ysi s and w or kspa ce det er mi ne o f 3- f r eedom pl ane p ar al l eI m achi ne t ool s
D o i : 1 0 . 3 9 6 9 / J . i s s n . 1 0 0 9 - 0 1 3 4 . 2 0 1 3 . 0 2 ( 上) . 3 9
1 平面三 自由度并联机床的构型分析
三 自由 度 平 面并 联 机 床 是 由指 运 动 平 台 上 对 称 布 置 的移 动 副和 转 动 副组 成3 自 由ห้องสมุดไป่ตู้并 联机 构 。 任 何 类型 的三 自由度 平 面 并 联 机 器 人 其 运 动 平 台
( a )RR R ( b)RD R ( C )R RP
:
8 , P = 9 , ∑ = 9 , N l l t F = 3 。 因 此 该 并 联 机
收稿日期:2 0 1 2 —1 0 —1 0 作者简介:崔乐芙 ( 1 9 6 4一),女 ,副教授 ,工学学士 ,研究方 向为 电梯应用技术研究和建筑机械应用技术研究 。
六自由度并联机构设计说明书

(需微要信 swan165本科毕业设计说明书学校代码: 10128 企鹅号: 1663714557 题 目:六自由度伸缩式并联机床结构设计 学生姓名: 学 院:机械学院 系 别:机械系 专 业:机械电子工程 班 级:机电10-4班 指导教师:讲师摘红字要并联系联机微床信,也可叫获取做整套并联结构机床(Parallel Structured Machine Tools)、虚拟轴机床(Virtual Axis Machine Tools),曾经被称为六条腿机床、六足虫(Hexapods)。
并联机床是近年来国内外机床研究的方向,它具有多自由度、刚度高、精度高、传动链短、制造成本低等优点。
但其也不足之处,其中位置正解复杂就是关键的一条。
6-THRT伸缩式并联机床是Stewart 机床的一种变形结构形式,它主要构成是运动和静止的两个平台上的6个关节点分别分布在同一个平面上,且构成的形状相似。
并联机床是一种气动机械,集气(液),在一个典型的机电一体化设备的控制技术,它是很容易实现“六轴联动”,在第二十一世纪将成为主要的高速数控加工设备。
本次毕业设计题目结合本院实验室现有的六自由度并联机床机构进行设计,使其能根据工艺要求进行加工。
提高学生的工程素质、创新能力、综合实践及应用能力。
此次毕业设计的主要内容是对并联机床结构设计,其内容主要包括机器人结构设计总体方案的确定,机器人机构设计的相关计算,以及滚珠丝杠螺母副、步进电机、滚动轴承、联轴器等主要零部件的计算选用,并利用CAXA软件绘制各相关零部件的零件图和总装配图,以期达到能直观看出并联机床实体机构的效果。
关键词:并联机床;步进电动机;空间变换矩阵;滚珠丝杠螺母副AbstractPMT (Parallel Machine Tools), also known as the parallel structure machine (Parallel Structured Machine Tools), Virtual Axis Machine Tool, has also been known as the six-legged machine, six-legged insects (Hexapods).Parallel machine is in recent years the domestic machine tool research hot spot, it has multiple degrees of freedom, high rigidity, high precision, short transmission chain, with low manufacturing cost.But its shortcomings, in which the forward solution of position of a complex is the key. 6-THRT telescopic type parallel machine tool is Stewart machine tools, a deformable structure form, it is the main characteristics of dynamic, static platform on the 6joints are respectively distributed on the same plane, and form the shape similarity.Parallel machine is a mechanical, pneumatic (hydraulic), control technology in one of the typical electrical and mechanical integration equipment. Parallel machine is easy to achieve "six-axis", is expected to become the 21st century, the main high-speed light CNC machining equipment. The combination of hospital laboratory construction project, located six-DOF parallel machine tool sector, so that it can be processed according to process requirements. Improve their engineering quality, innovation, comprehensive practice and application of skills.The main topics for the design of parallel machine tool design, its content includes the determination of robot design, robot design and calculation, and the ball screw pair, stepping motor, bearings, couplings, limit switch, spindle ,and other major components using CAXA software to draw the relevant parts of the parts drawings, and assembly drawings to achieve the parallel machine tool can directly see the effect of physical bodies.Keywords: parallel machine;Six axis linkage;space transformation matrix;ball screw pair目录第一章绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 课题研究的意义 (2)1.3 课题的研究内容步骤 (2)1.3.1并联机构介绍 (3)1.3.2并联机床设计类型的选定 (3)1.3.3 并联机床结构设计的相关计算 (4)1.3.4 各零部件与装配图的设计出图 (4)第二章并联机床部件设计与计算 (6)2.1 6-THRT 伸缩式并联机床位置逆解计算与分析 (6)2.1.1 6-THRT并联机器人机械结构简介 (7)2.1.2坐标系的建立 (7)2.1.3 初始条件的确立 (8)2.1.4 空间变换矩阵的求解 (9)2.1.5 新坐标及各轴滑块移动量的计算 (10)2.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (12)2.2.1 最大工作载荷的计算 (12)2.2.2 最大动载荷的计算 (13)2.2.3 规格型号的初选 (13)2.2.4 传动效率的计算 (13)2.2.5 刚度的验算 (14)2.2.6 稳定性的校验 (15)2.3 滚动轴承的选用 (15)2.3.1 基本额定载荷 (15)2.3.2 滚动轴承的选择 (16)2.3.3 轴承的校核 (16)2.4 步进电动机的计算与选型 (17)2.4.1 步进电机转轴上总转动惯量的计算 (17)2.4.2 步进电机转轴上等效负载转矩的计算 (18)2.4.3 步进电动机尺寸 (21)2.5 联轴器的选用 (21)第三章并联机床的结构设计 (23)3.1 机床中的并联机构 (23)3.1.1概念设计 (23)3.1.2运动学设计 (23)3.2杆件的配置 (23)3.2.1 杆件设计 (24)3.2.2 伸缩套筒 (25)3.3铰链的设计(虎克铰) (25)3.4机床框架和床身的设计 (26)第四章并联机床的装配出图 (28)4.1 Pro/E软件的概述 (28)4.2 Pro/E的功能 (28)4.3 CAXA电子图版简介 (28)4.4 二维图的绘制处理 (29)第五章并联机床面临的主要技术问题及前景 (30)5.1 引言 (30)5.2机床的关节运动精度问题 (30)5.3 并联机床的未来展望 (31)结论 (32)参考文献 (33)谢辞 (34)第一章绪论1.1 课题的研究背景为了改善生产环境的适应性,满足快速变化的市场需求,近年来制造设备和系统,全球机床制造业正在积极探索和开发新的功能,其中在机床结构技术上的突破性进展当属90年代中期问世的并联机床(Parallel Machine Tools),又称虚(拟)轴机床(Virtual Axis Machine Tool)或并联运动学机器(Parallel Kinematics Machine)[12]。
并联机构总结

并联机构总结CNKI 2011.6-2011.12题目:3-PPRR并联分拣机器人机构的运动学建模与仿真(2011.6)优点及用途:与串联机构相比, 3-PPRR 并联机构将驱动装置安装在机架上, 在很大程度上降低了机构的质量, 使动平台能够获得很高的速度和加速度。
因此3-PPRR 并联机器人在轻工业领域中的高速分拣、抓放等操作方面具有明显优势。
模型:图1 3-PPRR并联机构图2单支链示意题目:3-PRRU并联机构的解析雅可比矩阵优点及用途:模型:题目:3 - PRR 平面并联机构精度分析优点及用途:模型:题目:3-PRR微动操作机器人刚度及工作空间分析优点及用途:模型:题目:3 - PRS 并联式钻尖刃磨机床运动学研究优点及用途:模型:题目:3 PTT 串并联数控机床构型设计与位姿分析优点及用途:模型:题目:3-RPS 并联机构运动与静力特性分析*优点及用途:模型:题目:3—RRC 机器人的动力学分析探究优点及用途:模型:题目:3 - RRR 型并联机构运动学研究优点及用途:模型:题目:3- RUC 并联机构的运动分析优点及用途:该机构对称性好, 加工方便、造价低且易于控制。
模型:题目:3-UPS/S 并联转台球铰链的优化研究优点及用途:模型:题目:3-UPU-SPS 并联机构及关节的分析*优点及用途:提出了一种新型三平移一转动4 自由度空间并联机构,分析了机构运动输出特性,并计算了机构的自由度和耦合度,给出了该并联机构的正、反解,并讨论了该机构的工作空间。
模型:题目:3DOF 并联机构的分析优点及用途:模型:题目:优点及用途:模型:题目:4SPS+ UPU 并联机床法向加工自由曲面的研究与仿真优点及用途:模型:题目:6-PU S/ UPU 并联机器人冗余驱动力控制仿真优点及用途:模型:题目:6-RSS并联机构的运动学、动力学分析优点及用途:模型:题目:6-TPS 并联坐标测量机结构设计与实体建模优点及用途:模型:题目:PRS- XY 混联数控机床运动学仿真件开发优点及用途:模型:题目:RRR UPRR RPUR 球面转动并联机构运动学分析优点及用途:模型:题目:Tricept 并联机构的奇异性分析优点及用途:模型:题目:Tripod 并联定位器刚度分析及其在飞机装配中的应用优点及用途:模型:题目:并联6-UPS稳定平台瞬态分析与谱分析优点及用途:模型:题目:车辆并联机构座椅三维减振研究优点及用途:模型:题目:3-RRR 并联机优点及用途:模型:题目:二平移并联机构位置分析及运动学仿真优点及用途:模型:题目:基于Adams 的3-( 2SPS) 并联机构的配重平衡分析优点及用途:模型:题目:基于ADAMS的3-P4R并联打磨机器人运动学仿真优点及用途:模型:题目:基于Matlab技术的4-RP(RR)R并联机构的运动仿真优点及用途:模型:题目:基于反螺旋理论的2-PTR&PSR 并联机器人的奇异位形研究优点及用途:模型:题目:一种新型6PTS并联机器人工作空间分析优点及用途:模型:题目:一种新型3-RPR并联机构及其运动学分析优点及用途:模型:题目:二自由度球面并联换档机构运动学分析及仿真优点及用途:模型:题目:风洞模型并联机构工作空间分析与仿真优点及用途:模型:题目:混合驱动柔索并联机器人的设计与分析优点及用途:模型:题目:混联式石材加工机械手3-TPS/TP型工作头的运动特性分析优点及用途:模型:题目:基于概率分布的3-UPU 机构误差影响敏感度*优点及用途:模型:题目:基于几何法的3-PCR 平移并联分拣机器人工作空间研究优点及用途:模型:题目:髋关节试验机中3SPS+1PS并联机构有限元分析优点及用途:模型:题目:一种3-PRP共平面并联微动平台的研究优点及用途:模型:题目:优点及用途:模型:题目:一种2SPS + UPR 并联机构的位置与工作空间分析优点及用途:模型:题目:一种新型2T2R 并联机构及其运动学分析优点及用途:模型:题目:一种新型3-UPS 并联机构及其工作空间分析优点及用途:模型:题目:一种2PUU+ 2PUS 并联机构的位置与工作空间分析优点及用途:模型:题目:一种两转动一平移并联机构的运动学分析优点及用途:模型:题目:新型并联运动振动筛的筛分效率及其试验研究*优点及用途:模型:题目:平面2 自由度并联机构弹性振动的最优控制优点及用途:模型:题目:优点及用途:模型:题目:优点及用途:模型:题目:优点及用途:模型:。
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3.2并联机床的特点
3.4 国内并联机床研究
燕山大学黄真教授VAMT1Y
3.4 国内并联机床研究
哈尔滨工业大学加工汽轮机叶片并联机床
数控镗铣虚拟轴机床
3.4 国内并联机床研究
V100型并联车削中心
3.4 国内并联机床研究
哈量LINKS-EXE700并联机床
四、并联机构的其他应用
飞行模拟器
四、并联机构的其他应用
传统机床与并联机床的综合性能比较
3.3 实用阶段的并联机床
6X Hexa 立式加工中心
3.3 实用阶段的并联机床
КИМ-750型测量机 美国Hexel公司的P2000型5轴加工铣床
3.3 实用阶段的并联机床
德国Herkert机床公司SKM400型卧式加工中心
3.3 实用阶段的并联机床
德国DS-Technologie公司Sprint Z3型动力头
3D打印机
天文望远镜
四、并联机构的其他应用
医疗手术
在2O世纪9O年代中期问世的并联机床,正是为 解决传统机床存在的问题而进行的一种新的尝试。
3.1早期的并联运动机床
Variax 型加工中心
3.1早期的并联运动机床
美国 Ingersoll公司 VOH 600
3.1早期的并联运动机床
美国 Ingersoll公司 HOH 1000
3.2并联机床的特点
二、并联机器人
3自由度Delta并联机器人
3自由度Delta并联机器人变体
二、并联机器人
4自由度Delta并联机器人
二、并联机器人
4自由度并联机器人
二、并联机器人
4自由度并联机器人
三、并联机床
传统机床为串联结构,存在悬臂部件,不易获 得高的结构刚度;另外,其组成环节多,结构复杂, 限制了加工精度和速度的提高。
3.3 实用阶段的并联机床
德国Metrom公司P800M型五杆并联机床
3.3 实用阶段的并联机床
德国Metrom公司P800M型五杆并联机床
3.3 实用阶段的并联机床
复合材料混联机床
3.3 实用阶段的并联机床
西班牙LOXIN龙信
3.4 国内并联机床研究
大连机床集团DCB510
龙门虚拟轴四轴联动机床
一、并联机构简介
Gough六自由度轮胎检测装置
1931年Gwinnett的娱乐装置 (5D电影)
1965年Stewart机构
• 1985法国克拉维 尔(Clavel)教授 设计出delta并联 机构(或称为delta 机器人)
Stewart机构进展
二、并联机器人
2自由度