并联机器人运动学.ppt30
3-HRC并联机器人的运动学分析与仿真
第１期 ２０１４年１月 机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ １７７
３－ＨＲＣ并联机器人的运动学分析与仿真
郭林，顾寄南，杨尹
（江苏大学制造业信息化研究中心，江苏镇江２１２０１３）
摘要：针对３－ＨＲＣ新型空间三自由度的并联机器人进行了运动学分析。基于定平台与动平台间的矢量关系，运用齐次 坐标变换法推导出该机构的运动学方程，进而得到位置反解计算公式；从而确定了动平台上某一点按预期轨迹运动时， 驱动件上所需要施加的运动规律；最后，借助ＵＧ创建了该机构的装配模型，并通过ＡＤＡＭＳ模拟仿真对所规划的运动轨 迹进行了验证。研究结果表明：该机构具有良好的运动稳定性，便于实时控制。 关键词：并联机构；运动学分析；虚拟样机技术；仿真 中图分类号：ＴＨ１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３９９７（２０１４）０１—０１７７—０３
Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ３－ＨＲＣ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
ＧＵＯ Ｌｉｎ，ＧＵ Ｊｉ—ｎａｎ，ＹＡＮＧ Ｙｉｎ （Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＪｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｏｆａ ｎｅｗ ３－ＨＲＣ ３－ＤＯＦ ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｂａｓｅｄ ｏｔｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｏ／ｔｈｅ ｖｅｃｔｏｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｖｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｎ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｒｉｖｅ ｔｈｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｓｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ；ｔｈｅｒｅｂｙ ｔｈｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｒｕｌｅｓ ｅｘｅｒｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒ Ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｗｈｅｎ ｏｎｅ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｖａｂｌｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｗａｓ ｍｏｖｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ；ａｔ ｌａｓｔ．ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ∞ ｆｏｕｎｄ ｂｙ ＵＧ ｓｏｆｔｗａｒｅ．ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｅｄ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆＡＤＡＭＳ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ：ｔｈｅ ｍｅｃｈｍｔｉｓｍ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｆｏｒ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｃｏｎｔｒｏ１． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
六自由度并联机器人简介
六自由度并联简介
六自由度并联简介
1. 引言
本文旨在介绍六自由度并联的基本概念、结构设计、运动学和动力学分析等内容。六自由度并联是一种能够实现六个自由度运动的系统，具有广泛的应用领域，包括工业制造、医疗手术、半导体加工等。
2. 结构设计
2.1 结构概述
六自由度并联由基座、运动平台和连杆组成。基座固定在地面上，运动平台通过多个连杆与基座相连，形成六个自由度。运动平台上还装配有执行器和传感器等设备，用于控制和监测的运动状态。
2.2 连杆设计
连杆是连接基座和运动平台的关键部件，其长度和形状对的运动性能有重要影响。连杆的设计需要考虑运动范围、负载能力和结构强度等因素。
2.3执行器和传感器 执行器用于驱动的运动，常见的执行器包括电机和液压缸等。传感器用于监测的位置、力量和反馈信息，以实现自适应控制和安全保护。
3. 运动学分析
3.1 坐标系建立
建立的基座坐标系和运动平台坐标系，用于描述的位置和姿态。
3.2 正运动学
通过正运动学方程，计算出给定关节变量下的末端位置和姿态。正运动学方程是解决逆运动学问题的基础。
3.3 逆运动学
逆运动学问题是指已知的末端位置和姿态，求解对应的关节变量。采用数值方法或解析法求解逆运动学问题，以实现精确控制。
4. 动力学分析
4.1 质心和惯性参数
确定各部件的质量分布和惯性参数，建立动力学模型。
4.2 动力学方程
建立的动力学方程，描述在给定控制力和力矩下的运动规律。动力学方程求解可以实现的动态控制和冲击响应分析。 5. 应用领域
6自由度并联在工业制造、医疗手术、半导体加工等领域具有广泛的应用。通过灵活的运动和高精度的控制，该能够完成复杂的工作任务，并提高生产效率和产品质量。
6. 结束语
本文对六自由度并联的结构设计、运动学和动力学分析进行了详细介绍。希望通过本文的阅读，读者能够对该系统有更深入的了解。
1.本文档涉及附件：
本文档附有六自由度并联的结构图、运动学和动力学分析的数学模型和各部件的技术参数表格等。
两平移两转动并联机器人机构运动学分析
专题论坛
两平移两转动并联机器人机构运动学分析
余顺年，陈扼西
（集美大学机械工程学院，福建厦门３６１０２１）
摘要：分析了一种两平移两转动并联机器人机构，求出其运动学正解和反解封闭解，讨论了该机构的控制解耦性。与 其它类似机构相比，该机构结构简单、位置分析求解容易。同时，设计了一种利用本并联机构的中医推拿串并联机器人， 该机器人具有工作空间大，动平台动力性能好等特点。该并联机构还可应用于工业装配机器人、微动机器人、虚拟轴并
联机床、多维减振平台等领域。 关键词：并联机器人：位置分析；解耦性 中图分类号－ＴＰ２４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—２３３３（２００６）０９—００３３—０３
Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ａ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｒｏｂｏｔ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗｉｔｈ ２ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｅｄｏｍ ａｎｄ ２ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｅｄｏｍ
ＹＵ Ｓｈｕｎ－ｎｉａｎ． ＣＨＥＮ Ｅ－－Ｘｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｊｉｍｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｌｙ，Ｘｉａｌｉｌｅｌｌ ３６１０２１．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｏｂｏｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｗｏ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓ！ａｔｉｏｎ１ ｆｒｅｅｄｏｍ ａｎｄ ｔｗｏ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｏｎａ１ ｆｒｅｅｄｏｍ ｉＳ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｃｌｏｓｅｄ—ｆｏｒｍｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ １）ｏｔｈ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｓｅ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｄｅｃｏｕｐｌｉｔｖ
ｉＳ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ．ｔｉｍ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉＳ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｓｉｍｐｌｅ ｉｎ ｓｔｒｕｅｔｕｒｅ．ｂｕｔ ａｌｓｏ ｆｅｗｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｅｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ａ ｓｅｒｉｅｓ－ｐａｒａｌｌｅｌ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｍａｓｓａｇｅ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐａｒａｌｌｅｌ
delta并联机器人的结构
Delta并联机器人的结构
1. 概述
Delta并联机器人是一种由三个或更多个执行机构构成的机器人系统。它的设计灵感来自于三角测量，通过运动学原理实现高速、高精度的运动。delta并联机器人在工业自动化领域得到了广泛的应用，特别适用于高速、精密的装配、搬运、包装等操作。
2. 结构组成
Delta并联机器人由以下几个基本组成部分构成： - 基座：机器人的底座，用于支撑整个机器人系统。 - 垂直立柱：连接基座与臂部，使机器人具备垂直运动能力。 - 臂部：由三个或更多个臂片构成，臂片通过球节连接，使得机器人具有平面内的运动能力。 - 运动控制系统：包括伺服电机和驱动器，用于控制机器人的运动。 - 末端执行器：根据具体应用可以是夹具、工具或传感器等，用于完成具体的操作任务。
3. 工作原理
Delta并联机器人采用并联结构，通过伺服电机和驱动器控制机械臂的运动。机械臂上的臂片通过球节连接，形成一个类似三角形的结构。通过改变各个臂片间的关系，可以控制机械臂的位姿和姿态，实现多自由度的运动。
Delta并联机器人的运动是基于三角测量原理的。通过控制各个臂片的伸缩，可以实现机械臂的平面内的位置控制。通过改变各个臂片的角度，可以实现机械臂的姿态控制。运动控制系统通过对伺服电机的控制，控制机械臂的运动轨迹和速度，实现精准的运动控制。
4. 优点与应用
Delta并联机器人具有以下几个优点： 1. 高速：由于采用并联结构，机械臂可以在高速下进行运动，适用于需要快速完成操作的场景。 2. 高精度：机械臂的运动由伺服电机和驱动器控制，具有较高的精度和重复性，适用于对精度要求较高的操作。 3. 多自由度：机械臂具有多个关节，可以实现复杂的运动轨迹和姿态控制，适用于灵活的操作。 4. 可靠性高：机械臂结构简单，由少量的部件组成，故障率低，可靠性高。 Delta并联机器人在工业自动化领域得到了广泛的应用，特别适用于以下场景： -
两轴并联机器人控制算法
两轴并联机器人控制算法
一、引言
两轴并联机器人是一种常用的工业机器人结构，由两个平行的旋转轴和一个连接两个轴的平台组成。该机器人结构具有高精度、高刚度和高速度等优点，广泛应用于装配、加工和检测等领域。
二、控制算法的基本原理
两轴并联机器人的控制算法主要包括轨迹规划、逆运动学求解和运动控制三个部分。
1. 轨迹规划
轨迹规划是指确定机器人末端执行器的运动轨迹，使其能够按照既定的路径和速度完成任务。常用的轨迹规划方法有插值法、样条曲线法和直线插补法等。在两轴并联机器人中，由于机构的特殊性，轨迹规划需要考虑到机器人的运动范围和工作空间限制。
2. 逆运动学求解
逆运动学求解是指根据机器人末端执行器的位置和姿态，计算出各个关节的运动参数。在两轴并联机器人中，逆运动学求解可以通过解析法或数值法进行。解析法能够直接求解出解析解，但只适用于简单的机器人结构；数值法则通过迭代计算逼近解，适用于复杂的机器人结构。
3. 运动控制
运动控制是指通过控制机器人的关节电机，使其按照规划的轨迹进行运动。常用的运动控制方法包括PID控制、自适应控制和模型预测控制等。在两轴并联机器人中，由于机构的刚性和动态特性，通常采用PID控制算法。
三、控制算法的实现方法
两轴并联机器人的控制算法可以通过编程实现。常用的编程语言包括C++、MATLAB和Python等。在编程实现时，需要先建立机器人的运动学模型和动力学模型，然后根据控制算法进行编码实现。
四、控制算法的应用领域
两轴并联机器人的控制算法在多个领域有着广泛的应用。以下列举几个典型的应用领域：
1. 汽车制造
两轴并联机器人在汽车制造中可以用于焊接、喷涂和装配等工序。控制算法能够实现对机器人的精确控制，提高生产效率和产品质量。
2. 电子制造
在电子制造领域，两轴并联机器人可用于印刷电路板的组装和测试等任务。通过控制算法，机器人能够按照既定的路径和速度进行精确的操作，提高生产效率和产品质量。
6自由度3-PRPS并联机器人运动规划分析及仿真
・机械研究与应用・ 研奔与分析
６自由度３一ＰａＰＳ并联机器人运动规划分析及仿真
彭凯，王建平，李晓峰，胡红专
（中国科学技术大学工程科学学院，安徽合肥２３００２６）
摘要：６自由度３一ＰＲＲＳ机构是基于Ｓｔｅｗａｒｔ平台设计出来的一种特殊构型的新型并联机构。为了准确分析该机构 运动学特性并从运动规划角度研究机构关键参数与机构运动的关系，建立了有效的运动学模型对机构进行 分析，给出了位置反解，同时面向工程应用提出了运动规划，然后利用ＡＤＡＭＳ软件进行仿真分析。其中建立 了不同平台尺寸比率ｋ的模型，对动平台施加运动来观察、研究比率ｋ的变化对连杆运动产生的影响，给出了 ３一ＰａＲＳ机构关键参数比率ｋ与机构运动的关系。分析结果为该类型机构位置反解研究提供了可行路径，避 免了大量的数学计算和编程工作，提高了工作效率；并有助于在３一ＰＲＲＳ机构设计中，针对不同应用场景合 理选择不同的参数模型。 关键词：３一ＰａＰＳ机构；逆运动学；运动规划 中图分类号：ＴＰ２４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４４１４（２０１０）０５—００２５一ｏ４
Ｍｏｔｉｏｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎａｌｙｓＢ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｉｘ Ｄ．Ｏ．Ｆ ３一ＰＲＰＳ ｐａｒａｌｌｅｌ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ
Ｐｅｎｇ Ｋａｉ，Ｗａｎｇ Ｊｉａｎ—ｐｉｎｇ，Ｌｉ Ｘｉａｏ～ｆｅｎｇ，Ｈｕ Ｈｏｎｇ—ｚｈｕａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆＣｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ Ａｎｈｕｉ ２３００２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：３一ＰＲＲＳ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ｉｓ ａ ｓｐｅｃｉａｌ ａｎｄ ｎｅｗ ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｒｔｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｔｅｗａｒｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｎｉｐｕｌａ— ｔｏｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｍｏｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｎｉｐｕ—
并联机器人动态滑模轨迹跟踪控制研究动
第１１期 ２００８年１１月 机械设计与制造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ １７３
文章编号：１００１—３９９７（２００８）１１－０１７３—０２
并联机器人动态滑模轨迹跟踪控制研究 球
宁珍珍高国琴董超君
（江苏大学电气信息学院，镇江２０２０１３）
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｏｂｏｔｓ ｕｓｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＮＩＮＧ Ｚｈｅｎ－ｚｈｅｎ，ＧＡＯ Ｇｕｏ－ｑｉｎ，ＤＯＮＧ Ｃｈａｏ－ｊａｎ
（．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２０２０１３，Ｃｈｉｎａ） ｑ § 十 ”十￣－ 十 ｐ 毫 、｜ ｑ § １、． 十 十 、｜ ｐ §斤 、壹 、｜ 、｜ 叶 ｐ ｌ １ 叶 ｓ十十 、Ｉ ｑ ｅ— 、晕 ｔ十十 １、． 童 呻、．，＇呻、● 【摘要】并联机器人是机器人研究与应用的重要部分，它具有刚度大、承载能力强、位置误差不积累
等一系列优点，但它本身高度的非线性和强耦合｝生，使对其精确控制极为困难。针对以交流伺服电机驱动
的六自由度并联机器人机构，分析了其运动学逆解，进行了轨迹规划，设计了动态滑模变结构控制算法，
建立了机器人支路的仿真模型，完成了对支路的期望运动轨迹的跟踪。仿真结果表明该算法系统抗干扰
能力强，具有快速有效跟踪期望轨迹的优良Ｊ｝生能。
关键词：动态滑模变结构；运动学反解；六自由度并联机器人；轨迹跟踪
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｏｂｏｔｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｒｏｂｏｔ ａｎｄ ｈａｖｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆｈｉｇｈ ｒｉｇｉｄｉｔｙ， 动ｂｕｒｄｅｎ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｎｏ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔ’Ｓ