针对以前设计的风洞捕获六自由度机构不能满足现在行程的要求,提出了一种新型串并混联六自由度机构;同时对于D-H法不能针对所有机构建立运动学方程,应用基本坐标变换和D-H法联合对该整体机构建立了运动学的正解方程,并对机构在不同姿态工况下进行有限元分析;采用蒙特卡洛法分析其工作空间,并用SimMechanics中的仿真法进行对比,验证了运动模型与工作空间的正确性,结果表明在满足结构强度和刚度的条件下,使得X向和Y向行程提高4倍,Z向行程提高了4.8倍。

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。

针对7自由度重载液压机械臂,建立精确的重载液压机械臂系统运动学方程。利用Creo完成机械臂三维模型搭建。利用D-H参数法通过Matlab建立了机械臂的运动学模型,求解运动学方程完成了机械臂的正向运动学推导;通过蒙特卡洛法分析计算机械臂工作空间。为进一步研究动力学及运动精度控制提供依据。

基于变胞机构概念,设计一种能够在两多自由度和一个单自由度间灵活变换,能灵活实现三种不同构态的新型变胞机构,运用闭环矢量法对该新型变胞机构进行了运动学分析,在此基础上分析了新型变胞机构在给定尺度参数条件下的有效工作空间。分析结果表明,相对于传统变胞机构,新型变胞机构能更有效地增大其工作空间,可广泛应用于林木机械、工业机器人等工程领域。

提出一种空间移动并联机器人机构,该机构由静平台、动平台和连接两平台的三条结构完全相同的CPR型分支运动链构成。基于螺旋理论对其动平台运动输出特性进行了分析,并利用全局雅可比矩阵研究了机构的主动输入选取和奇异性;根据不同的主动输入方式建立了机构的位置矢量方程,尤其是当采用圆柱副的线性位移作为主动输入时,机构动平台的输出运动与主动输入间呈一对一的线性映射控制关系,其速度雅可比矩阵为阶单位阵,因此该机构在整个工作空间内具有完全各向同性的特性;利用ADAMS和MATLAB软件对机构进行运动学仿真;最后,讨论了机构的工作空间。

凭借SolidWorks软件对工业机器人进行结构设计，建立三维模型，并对机器人的重要组成部分进行研究。工作空间是衡量机器人工作性能的重要指标，因此利用MATLAB对研究的工业机器人进行工作空间仿真。最后，对关节空间下的轨迹规划进行研究与仿真。