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| 1 | 六足农业机器人并联腿构型分析与结构参数设计显示文摘为拓展六足机器人在农业领域的应用,将并联机构用于六足机器人的腿部结构,从而使其可以用于山地、林地、丘陵等环境的农业运输、种植、采摘等。首先,对六足机器人并联腿部机构进行了构型分析,选择2-UPS+UP机构作为腿部的初步机构原型;其次,依据螺旋理论,对2-UPS+UP机构进行了转动解耦性优化和变异,提出了一种转动解耦的UPR+UPS+UP机构;之后,通过对该机构进行运动学分析,建立了该机构位置逆解模型与速度映射方程;最后,对UPR+UPS+UP机构的工作空间进行了分析,绘制了工作空间三维图,通过分析设计参数对工作空间的影响,确定了一组性能较好的结构参数,该研究为并联腿部机构农业六足机器人的进一步研究提供了参考。 | 荣誉 金振林 崔冰艳 | 2012 | 农业工程学报2012，28，15： | 38 |
| 2 | 三自由度并联机械腿静力学分析与优化显示文摘为了对六足机器人的并联机械腿进行静力学优化设计,提出了一种同时考虑约束力映射关系和驱动力映射关系的腿部机构静力学优化设计方法,进而对结构参数进行了优化。在对腿部机构进行了驱动、约束映射分析的基础上,分别建立了腿部机构的驱动雅可比矩阵和约束雅可比矩阵;基于驱动雅可比矩阵建立了腿部机构的驱动静力传递平衡方程,定义了驱动静力学性能评价指标并绘制了评价指标分布图,分析了结构参数与驱动静力评价指标之间的关系;基于约束雅可比矩阵建立了腿部机构的约束静力传递平衡方程,定义了约束静力学性能评价指标,分析了结构参数与约束静力评价指标之间的关系;基于驱动、约束静力学性能评价指标,采用蒙特卡罗法对结构参数进行了优化设计,计算结果表明,固定平台结构参数为200mm、中间连接杆结构参数为70mm、运动平台结构参数为50mm、支链1和3的最小杆长为530mm、支链2的最小杆长为330mm、支链1和3的最大杆长为900mm、支链2的最大杆长为600mm时腿部机构的静力学综合性能最好。本文分析结果为六足步行机器人的进一步分析研究奠定了基础。 | 荣誉 金振林 曲梦可 | 2012 | 农业工程学报2012，28，20： | 19 |
| 3 | 基于姿态可操作度的机械臂尺寸优化方法显示文摘为解决机械臂尺寸优化设计问题,首先定义了表征灵活性的数值指标——姿态概率系数,即指定工作点上可行样本姿态与所取样本姿态之间的比值;之后根据姿态概率系数提出了姿态可操作度概念,它表征了机械臂在工作空间上的整体可操作性.在此基础上,提出了机械臂尺寸优化方法.该方法在机械臂原有结构设计的基础上,以机械臂自身无碰撞为约束条件,以姿态可操作度的倒数为适应度函数,利用遗传算法优化机械臂的尺寸参数,使优化后机械臂的可操作性最优.以六自由度(DOF)机械臂为例的优化结果表明:优化后机械臂姿态可操作度提高了40.33%.最后利用灵活性工作空间图进一步验证了算法的有效性,并讨论了姿态概率系数对优化结果的影响. | 贾世元 贾英宏 徐世杰 | 2015 | 北京航空航天大学学报2015，41，9： | 16 |
| 4 | 串联机械臂结构优化方法显示文摘为解决串联机械臂结构优化问题,提出一种基于工作空间和能量消耗综合指标的机械臂结构优化方法.该方法在机械臂原有结构设计的基础上,以满足原有全局性能指标约束为前提,以机械臂工作空间和特定工作区域上的能量消耗为性能指标,利用遗传算法优化机械臂结构参数,使优化后的机械臂不但具有原设计工作空间特性,而且运行能量消耗最优;推导了基于工作空间和能量消耗的综合性能指标计算方法,并给出基于实数编码遗传算法的机械臂结构优化算法.在某6R型串联机械臂结构优化上的应用结果表明:该机械臂结构优化方法能有效地优化机械臂结构,减小运行能量消耗,优化结果能够满足预定工作空间特性约束. | 丁渊明 王宣银 | 2010 | 浙江大学学报(工学版)2010，44，12： | 11 |
| 5 | 五自由度混联机器人尺度与结构优化设计显示文摘串联机器人具有较大的工作空间且易于控制等优势,与并联机构的高刚度有着良好的互补性。因此,五自由度混联机器人兼具串、并联机器人的优点而成为主要研究方向。本文对五自由度混联机器人构型进行阐述,该混联机器人的并联部分为存在2条连续转轴的两转一移并联机构2RPU/UPR;较系统地对该五自由度混联机器人关键尺寸进行了优化设计;对混联机器人的关键部件的机械结构进行了设计与分析,并对其进行了结构优化;对优化前后整机进行有限元静力学仿真,并对优化前后仿真结果进行了对比分析。结果显示,优化后该五自由度混联机器人的整体刚度得到提升,且整机的质量进一步减轻,有助于节约机器人的制造成本,提高机器人的动态性能。 | 鹿玲 张东胜 许允斗 姚建涛 赵永生 | 2018 | 农业机械学报2018，49，4： | 10 |
| 6 | 基于G_F集理论的五自由度混联机器人构型综合显示文摘基于GF集理论提出了一种简单而有效的混联机器人构型综合方法。首先阐述了GF集的基本概念、运算法则及转动特征存在条件。其次通过分析混联机构结构组成特点,提出了基于GF集元素组合和转动轴线迁移定理安排混联机构拓扑结构的方法,建立了混联机构数综合方程并给出了混联机构构型综合的具体步骤。基于该构型综合理论,综合出了具有确定运动特征的3T2R混联机构。针对综合出的混联机构,提出了一种混联机构末端运动特征的分析方法,运用该方法分析了一种综合得到的3PRPaR&RR混联机构,证明了该构型理论的正确性。设计出的3PRPaR&RR混联机构具有结构紧凑、定位精确、高速等优点,同时给出了实例应用。 | 曹毅 秦友蕾 陈海 葛姝翌 周辉 | 2015 | 农业机械学报2015，46，11： | 10 |
| 7 | 立体苗盘管理机器人的机械臂参数优化与试验显示文摘为使立体苗盘管理机器人的机械臂能够在植物工厂狭窄的作业环境下,灵活、高效地完成目标工作空间的所有搬运和喷洒动作任务需求,同时尽量减小机械臂的操纵空间和结构尺寸,采用理论与试验相结合的方法对机械臂参数进行了优化设计。首先采用D-H法建立了机器人的运动学模型,然后通过工作空间分析确定出优化参数的工作空间约束条件。在此基础上,以'距离最短'和'结构紧凑'为性能指标建立目标优化函数,并利用遗传算法求解出最优的大臂杆长648 mm、中臂杆长472 mm和小臂杆长396 mm,最优机械臂关节转角极限值为96°、68°和126°。最后进行机器人样机的搬运和喷洒运动规划试验,并借助高速摄像系统标记机械臂末端运动轨迹坐标。试验结果表明:优化后的机械臂能够到达目标工作空间的所有极限位置及其他特征位置点,最大绝对定位误差为9.8 mm,最大相对定位误差为0.98%,在允许的误差范围内,能够满足机械臂工作空间对目标工作空间的有效包容。 | 权龙哲 彭涛 沈柳杨 安思宇 季忠良 孙涛 | 2017 | 农业工程学报2017，33，7： | 9 |
| 8 | 两移动三转动完全解耦混联机器人机构型综合显示文摘为综合得到两移动三转动(2T3R)完全解耦混联机器人机构,基于GF集理论提出了一种简单而有效的解耦混联机构型综合方法,并且给出了完全解耦混联机构型综合的具体设计步骤。首先分析了GF集的运算法则;接着通过GF集元素组合公式和混联机构数综合方程构造了混联拓扑结构,并结合机构输入运动副选择原则和解耦分支设计准则,确保了混联机构运动的解耦性;然后根据该构型综合方法,完成了完全解耦2T3R五自由度混联机构的型综合过程。运用该型综合方法,得到了构成2T3R解耦混联机构各模块单元的组合形式,再以其中一种组合形式为例,综合出了2T3R五自由度完全解耦混联机构,并得到了大量新构型。针对该完全解耦混联机构,求解了机构位置的正解解析表达式,推导出了机构的雅可比矩阵,进而依据此雅可比矩阵表达式,验证了混联机构的完全解耦特性,进一步证明了该构型方法的正确性。基于GF集的完全解耦混联机构型综合方法可用于具有确定运动特征的解耦串联、并联以及混联机构的构型设计。 | 秦友蕾 曹毅 陈海 曹浩峰 | 2016 | 西安交通大学学报2016，50，1： | 9 |
| 9 | 一种2自由度球面并联机构动力学建模与伺服电机参数预估显示文摘TriVariant-B是一种新型5自由度混联机械手,由一个2自由度球面并联机构和1条与之串接的两转动一移动串联运动链组成,具有工作空间/支链行程比大及可重构性强等优点.在建立其2自由度球面并联机构逆动力学模型的基础上,提出一种可根据对末端执行器速度及加速度要求,预估机构中伺服电机转子惯量、额定转速及峰值转矩的方法,并结合样机开发验证了该方法的有效性. | 刘海涛 梅江平 赵学满 黄田 Chetwynd D G | 2008 | 中国科学(E辑)2008，38，1： | 8 |
| 10 | 4-UPS-RPS并联机器人机构及其静力学分析显示文摘提出了一种4-UPS-RPS新型空间5自由度并联机器人机构.运用约束螺旋理论分析了4-UPS-RPS并联机器人机构实现3转动和2移动5个自由度运动的机构学原理,计算其自由度,分析其驱动输入选取的合理性.建立了4-UPS-RPS并联机器人机构的静力学平衡方程和静力传递矩阵,以该机构作为并联机床的应用实例,求解其静力学方程.该研究为并联机构的优化设计和运动规划提供了理论依据. | 邓昱 陈修龙 孙先洋 王素玉 赵永生 | 2013 | 北京工业大学学报2013，39，10： | 7 |
| 11 | 基于目标工作空间的六足机器人腿部结构优化显示文摘针对六足机器人实际运动空间相对于目标工作空间的冗余性对机器人腿部结构造成多余尺寸和能耗的问题,提出具有仿哺乳动物的三关节腿部结构的优化设计方法.分析讨论目标工作空间和实际运动空间之间的关系.通过对足端空间的运动学分析,提出基于目标工作空间的通用结构优化方法,建立不等式约束下的非线性规划的数学模型,并应用增广拉格朗日遗传算法来寻找全局优化解.通过优化,机器人的结构尺寸和关节转动范围明显减小,运动空间的冗余范围明显优于优化前.结果表明,该方法能够满足实际工作的要求并且具有较好的可操作性.而通过对于关节转矩和系统能耗的分析证明该方法能够在满足转向和越障的要求的前提下,通过减小自身关节尺寸和惯量,达到减小系统能耗的目的. | 朱雅光 金波 李伟 李世通 | 2014 | 浙江大学学报(工学版)2014，48，5： | 6 |
| 12 | 五自由度混联机构运动学及工作空间分析显示文摘提出了一种新型的五自由度混联机构,该机构由三自由度移动的完全解耦并联机构和二自由度转动的串联机构构成。为获得该混联机构的运动学模型及性能参数,描述了机构的组成模块,并计算了其自由度数目。基于几何法和D H(Denavit-Hartenberg)法,求解了混联机构末端位姿理论参数模型,利用ADAMS软件对其进行了运动仿真。基于ADMAS运动仿真结果,采用边界搜索法分析了混联机构的位置、姿态工作空间。结果表明,该五自由度混联机构末端姿态灵活、工作空间大且无奇异位形,具有良好的应用前景。 | 丁泽华 董虎 王见 朱景原 曹毅 | 2019 | 东华大学学报(自然科学版)2019，45，1： | 5 |
| 13 | 2PPPPS-R-2PPPPS新型串并联机构分解和综合显示文摘基于传统的串联和并联机构构建新型6自由度串并联机构,通过直线驱动实现输出主轴的三维移动和转动。利用机构分解和综合方法,将原机构一次分解可以得到一串联分解组元和一并联分解组元,将一次串联分解组元和一次并联分解组元二次分解,可分别得到4个二次串联分解组元和2个二次并联分解组元,将各组二次分解组元用等效机构表示,对各组元的等效机构逐级进行反向综合,从而得到原机构的等效机构,利用公式和空间活动能力表示方法可以求得机构的自由度,并可以得到机构活动空间能力的直观实体图示。采用解析几何的方法得到机构可达工作空间的形态为一规则的长方体,可达工作空间体积取决于机构平移运动副的运动极限。通过作图法对机构输出主轴在任意空间位姿的极限偏转角度进行分析,得知垂直可伸缩杆的极限长度是影响偏转的主要因素。 | 罗建国 何茂艳 陆震 黄真 | 2008 | 机械工程学报2008，44，5： | 5 |
| 14 | 新型四自由度并联机构运动性能分析与动力学求解研究显示文摘提出一种2UPS-RPS-UPU构型的四自由度并联机构,建立了其运动学反解方程,利用速度投影求解了驱动杆速度变化规律,并推导了机构速度雅可比矩阵;基于非保守系统下的拉格朗日方程,推导了系统的动力学模型;为机构动力学分析奠定了基础。提出一种可快速求解拉格朗日方程的方法,结合方程特点,将2阶偏微分项简化为乘积运算,1阶偏微分项通过类似于差商求导的方法简化求解,并利用Matlab对推导结果进行数值计算,绘制机构运动学、动力学各参数变化曲线以及相互关系;并将三维模型导入ADAMS进行仿真,最后对比ADAMS和Matlab仿真结果,表明两种结果完全吻合;从而验证了该方法的正确性和可行性,为后续研究和求解该类问题提供了方法依据;对该机构的进一步研究,以及相关类型的并联机构设计、控制以及性能分析等具有一定的指导性的意义。 | 王宗平 赵登峰 李宽 曾国英 李中杨 杨贵洋 | 2018 | 机械传动2018，42，5： | 5 |
| 15 | 考虑复杂机架柔性的并联构型装备刚度半解析建模方法显示文摘刚度建模是并联构型装备(PKM)设计的重要内容.以5自由度混联机器人TriVariant-B为例,提出了一种考虑复杂机架柔性的并联构型装备整机静刚度半解析建模方法.该方法借助子结构综合思想,将整机结构分解为机构和机架两个子系统,分别采用解析法和有限元静态凝聚技术建立两者的刚度模型,继而根据线性叠加原理构造整机刚度模型.在建模过程中,利用虚功原理和全变形雅可比矩阵构造出各子系统的刚度矩阵,并侧重研究约束支链弯曲刚度及机架/机构界面刚度处理问题.在此基础上,考察整机系统刚度在任务空间中的分布规律,借助全域性能指标评价各子系统中主要构件弹性对整机刚度的影响,并通过有限元和实验验证了该方法的有效性. | 王友渔 黄田 梅江平 赵学满 Derek G.Chetwynd | 2008 | 科学通报2008，53，3： | 5 |
| 16 | 5-DOF并串联机器人运动学分析及仿真显示文摘并联机器人强度刚度较高,但是工作空间较小;串联机器人工作空间较大,但强度刚度较小。混联机构因兼顾了并联和串联机构的优点而具有更加广泛的应用前景。文中介绍了一种新型五自由度并串联机器人来实现复杂曲面的加工。应用螺旋理论对其运动性质进行分析并计算了自由度。通过数值法推导了机器人的正解,运用解析法推导了机器人的反解。用SolidWorks构建了机器人的三维模型并导入到ADAMS中对其进行运动学仿真。仿真结果显示,该机器人能够实现复杂曲面的加工,可以为工业生产提供帮助。 | 陈久朋 伞红军 李鹏飞 张道义 熊彬州 | 2019 | 电子科技2019，32，12： | 4 |
| 17 | 可变胞并联机械臂样机的研制与误差分析显示文摘提出了一种通过驱动副锁定组合实现变胞的超冗余并联机械臂,其基础构型是3-PUPS并联机构,对机械臂进行了误差建模与分析,并通过标定系统测量了机械臂实验样机的定位误差。首先,提出了通过对3-PUPS机构各驱动副的组合锁定实现机械臂变胞的设计思路,从而使机械臂可以根据任务需求改变自身构型和性能;然后,采用含误差源的闭环矢量回路法,建立了机械臂3-PUPS机构的误差传递模型,并以此为基础,分析了机械臂的各误差源对其运动平台输出误差的影响规律;接着,根据各误差源对机械臂的输出误差影响程度,确定了各主要运动副配合零件的加工精度等级及公差,在此基础上研制出机械臂的实验样机;最后,采用一套高精度的工业机器人标定系统对机械臂的实验样机进行了定位误差测量,实验表明:机械臂的运动平台的位置误差均在0.005~0.038mm之间,姿态误差均在0.010~0.044°之间,位置误差比通用式工业机器人的位置重复定位精度0.05mm略有提高,姿态误差与通用式工业机器人的姿态重复定位精度0.045°相当。 | 荣誉 韩勇 刘双勇 曲梦可 | 2018 | 光学精密工程2018，26，7： | 4 |
| 18 | 基于Sarrus结构的5自由度拟人手臂运动学研究显示文摘针对目前机器人拟人手臂的结构特点及局限,提出一种将Sarrus结构作为运动关节的新型手臂,并设计一种基于Sarrus结构的5自由度拟人手臂。为验证该优越性并研究其工作空间,同时为结构设计优化提供基础,用齐次坐标变换法对正向运动学进行分析,推导出腕部质心到基准坐标系的姿态变换矩阵,并通过数值计算,得到手腕质心的轨迹曲线。分析结果表明基于Sarrus结构的拟人手臂在具备一般机器人手臂性能的同时,还具有高度的柔性;采用这种新型关节的手臂能够克服自身连杆的限制,并且能够在结构上进一步拓展其工作空间,满足不断变化的工作和环境需求。 | 廖波 尚建忠 ERNEST Appleton 杨政 | 2013 | 机械工程学报2013，49，3： | 3 |
| 19 | 三平移混联机构型综合显示文摘针对三平移三自由度混联机构,基于分形理论和机构拓扑图,提出了一种有效的型综合与分析方法。首先,介绍了机构拓扑图和分形理论的概念及联系;其次,叙述了机构的运动特征和运算法则;再次,建立了混联机构与分形的关系模型,从而归纳出混联机构构型综合的具体步骤,并综合出具有三平移运动特征的混联机构;最后,提出了混联机构运动特征的分析方法,并按该方法分析了所综合出的三平移混联机构的末端运动特征,从而验证了该构型的正确性,证实了所提出方法的可行性。 | 葛姝翌 曹毅 周睿 朱景原 丁泽华 | 2017 | 中国机械工程2017，28，3： | 3 |
| 20 | 5-DOF混联雕刻机速度运动学分析及仿真显示文摘五自由度混联机器人因为兼有串联机器人和并联机器人的优点而成为重要的研究方向。在对五自由度并串联雕刻机控制的过程中,求解其输入与末端位置之间的速度及加速度的传递是研究的重点和难点。文中先通过机构拓扑理论对雕刻机的自由度进行分析,再运用矢量法对雕刻机末端运动学进行正向分析,然后采用求导法对雕刻机滑块运动学进行逆向分析,最终通过MATLAB和ADAMS仿真分析验证了雕刻机速度运动学分析的合理性以及算法的有效性。该结果为五自由度混联机器人的实际控制编程提供了参考。 | 张道义 伞红军 陈久朋 李鹏飞 熊彬州 | 2020 | 电子科技2020，33，4： | 3 |
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