旋量
- 数控机床几何误差的雅克比旋量建模
变动范围。雅可比旋量模型综合运用了适合公差传递的雅克比矩阵及适合公差表达的旋量模型,能够对三维空间内的公差传递进行表达与求解。陈华[4]利用雅克比旋量模型进行发动机装配过程的优化,提高了发动机装配精度与效率;丁司懿[5]针对航空发动机多级转子堆叠装配的特点,基于雅可比旋量模型提出了主副基准的概念,并提出了转子堆叠的优化装配方法;杜正春等[6]将此模型应用在机床装配中,用于确定机械零件中的关键误差如何影响和累积到综合误差,并对相关特征进行了敏感性分析。黄杰等
机械设计与研究 2023年2期2023-07-25
- Paden-Kahan第二子问题扩展问题求机械臂逆运动学研究
nberg 法与旋量理论法，并且大量的学者已进行了相关的研究，并已做出大量的应用。这里根据文献［5-7］，总结出Denavit-Hartenberg法与螺旋理论的特性，具体如表1所示。表1 Denavit-Hartenberg法与螺旋理论的特性Tab.1 Characteristics of Denavit-Hartenberg Methods and Screw Theory由上表可知螺旋理论相比Denavit-Hartenberg法而言，其具备着较为明
机械设计与制造 2023年2期2023-02-27
- 基于配合约束的几何公差分配方法
，主要包括小位移旋量模型[1-2]、雅可比旋量模型[3-4]和以自由度为约束的SDT模型[5]等，其作用是确保旋量参数在公差域内按照一定的分布规律随机变动。例如，ROBIN等[6]基于公差带或虚拟边界的传递进行公差链数值的三维计算，建立曲面公差和偏移量的函数；GUO等[7]建立了理想配合表面的装配误差传递模型，考虑变形时公差累积的变化，将平动和转动最大值计入模型进行几何公差的分析；计自飞等[8]提出了基于最小区域法的逐次逼近算法，实现几何公差数值的优化；Z
计算机集成制造系统 2023年1期2023-02-14
- 考虑公差原则应用的统计公差分析方法
有：统一雅可比−旋量模型、矢量环模型、T−Map模型等[1]。文献[2]介绍了一种确定性公差分析模型，也即统一雅可比−旋量模型，该模型采用小位移旋量（Small Displacement Torsor，SDT）描述公差区域，采用雅可比矩阵实现公差传播。文献[3−4]对该确定性公差模型进行了扩展研究，以实现统计公差分析。文献[5]进一步将该模型与蒙特卡罗模拟技术结合，提出了一种机械装配三维公差再设计的统计方法。上述三维公差分析方法均考虑了尺寸公差和几何公差综
机械设计与制造 2022年12期2022-12-30
- F=1旋量玻色-爱因斯坦凝聚的向列压缩
,BEC)相比，旋量BEC是磁性超流，所以展现出更加丰富的物理性质，成为近几年来实验和理论的研究热点[6-13].很多有趣的物理学现象在该体系中被观测到，比如量子纠缠[7]、自旋压缩[8]和自发退磁现象[14]等.因而，旋量BEC领域的研究具有极大的价值.自旋压缩对量子信息的研究有重要的意义.在超高精密测量领域的作用也尤其突出.与自旋压缩不同，向列压缩引入了高阶的向列张量，展现了更加丰富多元的压缩性质[15].CHAPMAN等人[16]首次在实验上实现了旋
河南师范大学学报（自然科学版） 2022年6期2022-12-02
- 3-RSS/S并联机构的运动/力传递性能研究
文献［13］基于旋量理论，通过瞬时功率的概念提出的运动/力性能分析方法，该方法定义了局部传递指标和优质传递工作空间用于评价机构性能。文献［14］采用能效系数法定义和求解机构传递性能相关的评价指标。文献［15-16］对用于外科手术领域的2PURR-PUR机构和包含4R平行四边形闭环支链远中心运动的并联机构进行了性能分析，通过定义局部传递指标和全局传递指标表明机构在工作空间内传递性能良好，能够满足外科手术的任务要求。采用运动/力性能传递指标研究3-RSS/S并
机械设计与制造 2022年11期2022-11-21
- 自旋-轨道耦合系统的电子涡旋*
动量量子数的电子旋量波函数也有涡旋波解,表现为自旋波函数和涡旋波波函数的纠缠波函数.以中心力场中的电子为例,构建了自旋-轨道耦合导致的轨道角动量不守恒但总角动量守恒的情况下,携带固定总角动量量子数的电子沿 z 轴传播的涡旋波旋量波函数结构.对自旋-涡旋纠缠中相应的电子涡旋波进行了微扰求解,并结合Foldy-Wouthuysen 变换,说明了在相对论情况下,中心力场中携带固定总角动量量子数的电子沿 z 轴传播时也确实存在四分量旋量的涡旋解,从而为有自旋-轨道
物理学报 2022年21期2022-11-14
- 基于SDT理论滑动轴承转子系统运行特性的研究
关系。并通过研究旋量参数对运行特性的影响，表明了SDT误差模型的可行性，由于实际生产中误差总是要求在公差范围内，所以当确定径向轴承设计公差等级时可以预测径向轴承的性能。1 基于SDT理论的轴颈误差的表征与滑动轴承动力学模型1.1 点的空间理论公差带表示限制实际尺寸变动的范围。实际尺寸可理解为是理想尺寸上的点经一定的空间运动后所形成的带有误差的尺寸。在度量几何学中定义点的空间运动为平移和旋转的乘积,可采用齐次矩阵的形式来表示。考虑到研究轴颈形状误差，根据点的
机床与液压 2022年17期2022-09-21
- 卧式加工中心空间误差预测与验证
工中心为例，采用旋量指数积分析空间误差并构建机床误差模型，基于传统辨识技术识别各项误差，同时给出空间误差模型预测结果，开展基于ISO230-6的体对角线对比验证实验，为进一步深入研究机床空间误差补偿手段提供必要的理论基础支撑。2 旋量理论分析2.1 刚体运动学任意刚体运动：刚体从某一位置到另一位置的运动可通过绕某一定轴的转动加上沿平行于该直线的移动实现。旋量运动[7]的无穷微小运动称为运动旋量，以几何形式描述，如图1所示。图1 旋量运动Fig.1 Scre
机械设计与制造 2022年6期2022-06-28
- 雅可比旋量的装配体并联结构公差分析方法研究
分析模型,雅可比旋量模型[3-4]在三维空间中表示和传播公差,一方面可以体现装配体空间结构在公差传播过程中的几何杠杆作用,另一方面可以全面考虑尺寸公差、形位公差,以及尺寸公差和形位公差之间的耦合结果。在计算方面,雅可比旋量模型有着简洁的数学表达式和相对成熟的算法,非常适合由多个零件构成、含有大量公差信息的复杂装配体[5],但传统的雅可比旋量模型不能很好地实现对装配体局部并联结构的计算。对于装配体局部并联结构,传统的建模方法只取其局部并联链中的一条支链用于建
西安交通大学学报 2022年5期2022-05-21
- 基于广义刚度的多指手抓持稳定性分析①
几种指标,包括力旋量椭球的体积最小值[15]、最小奇异值和各向同性指标[16]等。基于几何关系的稳定性指标也常被使用,包括抓持多边形的形状和面积[17]、接触多边形的质心与对象质心之间的距离和手指位置的不确定度等。但是这类抓持稳定指标仅仅是考虑了抓持点的分布以及物体表面的内法向量,而最大最小抵抗力[18]则是考虑了抓持力的一种稳定性指标,计算抓持可以抵抗任意方向上的最大的扰动力,并且文献[19]提出了一种有效的求解方法。还有一类从灵巧手构型定义的稳定性指标
高技术通讯 2022年3期2022-04-30
- 基于粒子群算法的装配公差组合优化*
2]构建了雅克比旋量模型，进行了基于公差原则的装配公差统计分析，考虑了不同公差原则下装配体末端公差的范围；PENG等[3]基于雅可比旋量模型，提出以统计学原理来解决机械装配体的三维公差重新设计的新方法。高瑞等[4]在满足整体装配质量的前提下，利用中间计算法优化零件尺寸公差，从而提高了零件合格率。赵帅帅等[5]构建了成本公差函数，提出了基于群智能算法的中间轴公差优化设计方法。周钊等[6]提出了一种基于布谷鸟算法的多目标公差设计方法。上述三维公差分析方法，大多
组合机床与自动化加工技术 2022年4期2022-04-26
- 含折展平台的多模式移动并联机构设计与运动特性分析
b所示，此时轴线旋量$i(i=1,3,5,7)相互平行，旋量$i(i=2,4,6,8)交于一点Q，折展平台处于完全展开位型；改变平台轴线位置如图1所示，当旋量$i(i=1,3,5,7)交于一点P，旋量$i(i=2,4,6,8)交于一点Q时平台处于另一分岔过渡位型，可以实现前后位型的过渡变换；继续改变轴线位型如图1c所示，旋量$i(i=1,3,5,7)交于一点P，旋量$i(i=2,4,6,8)交于一点Q，此时，两组旋量分别共线、正交形成的平面相互平行，且P投
农业机械学报 2022年3期2022-04-07
- 结合POE旋量理论的三轴立式加工中心几何误差建模方法
。近年来,POE旋量理论[13]已在机器人技术领域得到广泛使用,国内外学者相继将该理论应用于构建机床的运动学模型,并在此基础上推导出几何误差模型。Zhao等[14]将几何误差源用旋量表示,综合模型的计算结果为误差旋量的总和,并建立了基于旋量理论的几何误差模型。Tian等[15]采用旋量理论构建几何误差模型时考虑了垂直度误差的影响,并用六维向量来表示误差元素。Zhao和Tian的研究中没有对每个轴的基本误差元素进行详细描述,同时,在构建误差模型时直接使用旋量
机械科学与技术 2022年1期2022-03-15
- 基于螺旋理论对4-URU并联机构自由度分析*
6]。拓扑图论、旋量理论、李群、李代数、四元数等各种数学工具不断被研究人员引入机构学理论，使机构学理论有了大量的创新与发展[7]。螺旋理论（也称为旋量理论）的引入对机器人的构型及自由度类型的研究有着举足轻重的作用[8]。螺旋理论在创立之初一直无人问津，直到20世纪中叶，Dimentberg应用螺旋理论对空间机构进行分析时才被研究人员所了解[9]。目前，针对串联、并联以及混联机器人的研究大多数对机器人的构型、自由度、运动学、动力学以及工作空间等进行分析，这些
南方农机 2022年4期2022-02-18
- 立式加工中心空间误差验证及补偿
NG等[6]基于旋量理论计算了机床运动学通用模型，有效实现了机床空间误差预测与补偿实验。综合以上分析，依据多体系统理论的数控机床空间误差建模及其补偿已经较为成熟，但是机床结构错综复杂，由于齐次坐标变换涉及多个局部坐标系，较为冗余、复杂，同时会出现丢失几何误差的情况并可能出现奇异性的问题。因此，本文作者基于旋量理论建立机床运动学正解，同时输出该立式加工中心完备空间误差模型，在分析21项几何误差的基础上进行某立式加工中心的空间误差建模，进一步借助运动学逆解补偿
机床与液压 2022年24期2022-02-02
- 六自由度机械臂运动学旋量逆解及简化算法*
用D-H参数法和旋量法[1-2]。相比于传统的D-H参数法，旋量法具有不需要建立局部坐标系因此避开了局部坐标系带来的奇异性问题，并且能够很好的区分多解和具有明显的几何意义等优点[3-5]，所以越来越多的学者将旋量引用到机器人的研究中。文献[6]将paden-kahan子问题和消元法相结合解决了后3关节交于一点的六自由度逆解问题。文献[7]将吴方法(吴方法是我国数学家吴文俊于20世纪70年代提出的处理多项式代数问题的一种数学方法)引入6R机器人的逆运动学问题
组合机床与自动化加工技术 2021年9期2021-09-28
- 结合旋量理论和代数方法的六自由度机械臂逆运动学求解算法
翔等[10]利用旋量理论和代数消元相结合提出了6-DOF机器人逆解算法，该方法适用于末端3个关节轴线相交于一点的串联机器人。李立君等[11]基于旋量理论对6-DOF混联机械臂进行逆运动学求解，该方法可以稳定得出10组工作目标位置信息对应的关节值。卢喆等[12]将几何法与旋量理论相结合推导6-DOF串联机器人逆运动学，该方法是采用几何法解决前3个关节轴线不相交的问题，采用Paden-Kahan子问题的方法求解后3个关节轴线交于一点的问题。Sung等[13]和
科学技术与工程 2021年25期2021-09-26
- 基于旋量理论的三顶点刚性折纸可折叠性分析*
分析中，利用运动旋量分析复杂的空间机构十分便捷，任一齐次变换矩阵T均可以表示为相应的运动旋量的矩阵指数[11]。旋量理论在闭环和并联机构的运动学分析上被普遍应用[12-14]。按照旋量的加法规则，旋量之间的原部与对偶部也线性相关。根据Grassmann线几何原理，可以根据线簇种类确定维数，并通过维数进一步确定线矢量线性相关性。偶量为自由矢量，方向相同即可线性相关。空间共点的一般旋量空间维度最大为6，最小为3[15]。综上所述，可以通过旋量之间的线性相关性来
重庆工商大学学报（自然科学版） 2021年4期2021-07-21
- 基于旋量理论的模块化机械臂动力学建模
为广泛。近年来，旋量法[3-5]在机器人建模方面得到了很多重视。以旋量进行机器人运动描述的最大优点是：各连杆是相对于机器人底座建立坐标系的，同时各连杆的旋量具有明确的几何意义，从而简化了机器人。王红旗等[6]基于旋量理论并利用Lagrange原理对移动机械手动力学建模。郭冰菁等[7]基于旋量理论对步态康复机器人进行了动力学的建模及仿真，验证了动力学模型的正确性。本文基于旋量理论对6自由度模块化机械臂进行动力学建模与分析。首先，基于旋量理论建立机械臂动力学方
洛阳理工学院学报(自然科学版) 2021年2期2021-07-14
- 协作机器人逆运动学形式化建模与验证
H参数法[2]和旋量法[3]两种.其中，D-H参数法是一种为关节链中的每一连杆建立坐标系的矩阵方法[4].但是对于相邻关节平行的机器人，会出现模型参数不连续而导致的奇异性问题[5].相较于传统的D-H参数法，旋量法从整体上描述刚体的运动，它无需建立各连杆坐标系，只建立惯性基坐标系和末端工具坐标系，从而避免了用局部坐标系描述时所造成的奇异性[6].目前，也有许多学者基于旋量法对协作型机器人逆运动学求解进行研究[7].例如：Igor Dimovsk[8]等基于
小型微型计算机系统 2021年7期2021-07-08
- 基于小位移旋量的旋翼系统公差建模及分析
1-2］、雅可比旋量法［3-5］以及小位移旋量（SDT）法［6-8］等。这些方法均是把零件看作刚体，利用几何误差累计进行模型精度求解。T-Map法的计算精度较高，以基于公差域的边界及变动要素进行公差建模，以所有符合公差要求的点的集合来对各类误差特征进行计算，然而使用T-Map法难以描述零件间误差的作用关系及其分布情况［6］。雅可比旋量法将雅可比方法和旋量方法相结合对公差进行数学建模，可同时处理尺寸公差、几何公差。雅可比方法是以点集的形式表示微小位移，以机器
航空工程进展 2021年3期2021-06-28
- 卧式加工中心双驱Z轴装配体几何误差分析
公差分析的雅可比旋量模型定量描述各几何要素表达和传递几何要素在公差域的变动，该模型结合了适合公差表达的旋量模型和适合公差传递的雅克比矩阵，已应用于齿轮泵[7]和发动机[8]等装配过程，而对位置可变的机床双驱Z轴进给系统的装配过程研究较少，也没有考虑双丝杠误差的制约关系。对误差模型进行敏感性分析能够量化各误差项对双驱Z轴装配精度的影响权重。目前的敏感性分析包括基于一阶偏导数形式[9-10]的局部敏感性分析和包含元效应方法[11]、基于方差方法[12]的全局敏
哈尔滨工业大学学报 2021年7期2021-06-13
- 基于MATLAB的六足机器人运动学分析仿真
[2]详细介绍了旋量理论，本文通过旋量理论搭建如图1所示的单腿模型，并作为初始位置，其关节轴线上点rn（n=1，2，3）坐标相对于基坐标系位置关系如图1所示，其中L1=45mm，L2=75mm，L3=135mm。图1 初始位置单腿构型及坐标系建立利用旋量理论求得单腿正运动学方程为：其中，2 逆运动学求解图2 旋转关节螺旋运动情况将式（4）右乘可得：如图2所示，圆1与圆2交于点p21、p22，圆2和圆3交于点p31、p32中，在初始位姿下，点p通过轴线ζ3旋
南方农机 2021年5期2021-03-12
- 基于旋量和自运动的七自由度机械臂逆解算法
H参数法[1]和旋量法[2]来建立机器人运动学模型。D-H参数法需要在每个连杆处建立坐标系，然后，得出每一个连杆坐标系相对于前一连杆坐标系的位姿转换矩阵，即得到机械臂运动学方程。D-H参数法相对于旋量法更加复杂，但目前用来分析机械臂正逆运动学十分成熟，且应用广泛[3,4]。而采用旋量法建立机器人运动学模型，只需要建立基坐标系和末端执行器坐标系，通过确定各个连杆之间的旋转或平移运动，得到机械臂末端坐标系相对于基坐标系的运动关系，旋量法相对于D-H参数法更加简
南阳理工学院学报 2021年6期2021-02-28
- 多无人机绳索悬挂协同搬运固定时间控制
计算了系统的有效旋量空间，并分析了旋量空间与系统构型和运动加速度之间的关系。其次规划了载荷与无人机的可行运动轨迹，满足系绳张紧状态要求且避免了无人机之间的碰撞。最后设计了固定时间跟踪控制器，实现了对期望轨迹的快速稳定跟踪。1 有效旋量空间分析1.1 系统平衡方程多无人机绳索悬挂式协同搬运系统由N个无人机、悬挂载荷(本文研究质点模型)和连接无人机与载荷的系绳构成，如图1所示。图1 多无人机绳索悬挂式协同搬运系统坐标系Fig.1 Coordinate syst
导航定位与授时 2021年1期2021-02-03
- 一种2R1T类球面并联机构的瞬时速度分析
法有闭环矢量法、旋量法、影响系数法[13-14]和网络分析法[15]等. 前三种方法实质是求解速度映射即雅克比矩阵，一般通过对位置约束方程求导来获得速度映射关系，但在位置约束方程本身就很复杂的情况下，对其进行一阶求导就更加困难. 网络分析法以图论为基础，适合多环强耦合并联机构的速度和力分析，对于少自由度并联机构的速度分析通用性不强.为避开雅克比矩阵和位置导数的求解，本文在文献[9]的基础上，利用Riemann对称空间理论对一种自由度类球面并联机构进行了瞬时
哈尔滨工业大学学报 2020年1期2020-12-21
- 一种基于旋量理论的机器人关节结构误差对其精度影响的分析方法
器人的分析当中，旋量理论便是其中重要的一个。为避免Denavit-Hartenberg模型（简称DH模型）的奇异性，K.Okamura 等[9]将Exponential of Product公式（简称POE 公式）应用到串联机器人的标定中，并建立了一般性的几何误差模型。谭月胜等[10]利用旋量理论建立了一模块化机械臂末端执行器运动误差数学模型。但是该模型只是将关节的误差影响设为6个结构参数的旋量，为隐式表达，并不能直接反映关节具体误差源的影响。黄勇刚等[1
湖南工业大学学报 2020年5期2020-11-06
- 三平移机构设计与运动学符号解及性能评价
求得各支链传递力旋量与约束力旋量，求得该机构各支链的输入传递指标、输出传递指标与局部传递指标表达式，得到两种指标曲线分布图；根据约束力旋量与输入、输出运动旋量的互易积，以及传递力旋量与输入、输出运动旋量的互易积等分析机构的奇异位型；最后，根据局部传递指标曲线评价机构距离奇异位型的远近。1 机构拓扑设计及分析1.1 机构设计本文设计的具有正向位置符号解的3T并联机构如图1所示，定平台0(导轨)与动平台1之间通过两条混合支链Ⅰ、Ⅱ连接。图1 具有正向位置符号解
农业机械学报 2020年9期2020-10-10
- 基于有限和瞬时旋量理论的Exechon并联机器人运动学分析
设计的有限和瞬时旋量理论（FIS理论）：有限旋量可描述并联机器人的有限运动，即其位移；瞬时旋量用于表示并联机器人的速度。有限旋量和瞬时旋量之间的微分映射可以有效地反映位移和速度的关系，基于此，可在统一数学框架下建立并联机器人的拓扑模型和速度模型，为Exechon并联机器人的运动学分析提供新方法。在机器人运动学分析中，首先在串联机器人运动学分析中引入雅克比矩阵的条件数，随后直接扩展到并联机器人，提出了局部条件数［12］、全局条件数［13］等一系列指标。然而，
工程设计学报 2020年3期2020-07-21
- 双层环形桁架可展天线机构运动特性与动力学分析
，用带数字的运动旋量表示不同关节处的运动，如用$2表示连接杆件AE和DF转动副的运动，可以得到闭环可展开机构单元的旋量约束拓扑图，如图4所示。图4 闭环可展开机构单元旋量约束拓扑图Fig.4 Screw constraint topology of closed loop deployable mechanism unit由连接杆件AB1和杆件AB2的转动副11空间位置坐标，可得(2)式中：r11表示转动副11的空间位置；n为花盘尺寸。转动副11的转轴所在
兵工学报 2020年4期2020-05-20
- 基于旋量理论的并联机构过约束分析步骤的改进
约束）也不例外。旋量是具有旋距要素的线矢量（也称为螺旋）。旋量可以表示运动学中的一般刚体运动或者静力学中的广义力（包括力和力偶）。旋量理论可以追溯到18世纪的Mozzi瞬时运动轴及19世纪初叶的Poinsot合力中心轴与Chasles位移轴。至1876年，Ball完成了对这一理论的系统研究，并体现在其1900年的著作当中。并联机构的运动和约束情况较为复杂，因而最适宜采用旋量理论进行描述。20世纪80年代以来陆续有学者开始用旋量来表达Stewart平台和6-
佛山科学技术学院学报（自然科学版） 2020年1期2020-03-12
- 旋量玻色-爱因斯坦凝聚体拓扑性质的研究进展*
量子态上, 形成旋量玻色-爱因斯坦凝聚体.灵活的自旋自由度成为体系相关的动力学变量, 可以使体系出现新奇的拓扑量子态, 如自旋畴壁、涡旋、磁单极子、斯格明子等.本文综述了旋量玻色-爱因斯坦凝聚的实验和理论研究, 旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的种类, 以及两分量、三分量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的研究进展.1 引 言对于一个多粒子的玻色系统, 当体系的温度极低, 且原子间的距离足够靠近时, 大量原子将会凝聚在动量为零的最低能态上, 从而出现一种具有
物理学报 2020年1期2020-01-16
- 具有3T、2T1R和2R1T模式的并联机构构型综合
杆A1A2的约束旋量，然后求解连杆A1A2的运动螺旋，接着得到连杆A1A2连接平行四边形机构R41R42R43R44后得到的混联运动链的运动旋量，求解混联运动链施加在动平台A3A4上的约束旋量，最后结合运动链B3A3施加在动平台A3A4的约束旋量，对其求解互易积计算动平台A3A4的自由度。混联运动链中的驱动副产生的驱动旋量也可以使用上述方法进行计算，这种方法计算量较大。第2种方法，可以将图5中连杆A1A2作为动平台，支链B1A1作为第1支链，支链B2A2作
农业机械学报 2019年12期2019-12-31
- 基于雅可比旋量的并联配合特征三维公差分析方法及其应用
[1]采用小位移旋量分析装配中的结合面误差，提出JSS矩阵方法，分析装配误差分量的传递路径，结合雅可比矩阵，建立了齿轮泵装配误差模型，验证该方法准确性；文献[2]运用小位移旋量表达几何要素在公差域内的变动，结合齐次坐标变换传递装配误差，并计算封闭环的相对于全局坐标系的变动，根据实例分析，验证了该方法的可行性；文献[3]分析了多种二维和三维公差分析方法，结合实例描述了各方法的特点，总结了三维公差分析方法的优势；文献[4]以齿轮泵体为例，运用雅可比旋量建立了装
组合机床与自动化加工技术 2019年11期2019-11-27
- 基于距离误差的机器人参数辨识模型与冗余性分析
]。本文利用关节旋量的空间几何特性，建立机器人的伴随变换型距离误差模型，使得辨识后的关节旋量自动满足物理约束条件。在此基础上，基于辨识雅可比矩阵的零空间，分析不同距离误差测量方式下可辨识参数的冗余性。最后，通过实验对距离误差模型的有效性和参数冗余性分析的正确性进行验证。1 伴随变换型误差模型1.1 正运动学模型对于n自由度串联机器人，令i和θi分别为转动关节i的运动旋量和转动角度，则有(1)其中vi=qiwi式中O1×3——1行3列零矩阵vi——关节量矩q
农业机械学报 2018年11期2018-12-04
- 基于旋量的4UPS/UPR并联机构动力学建模及分析*
杂，且极易出错。旋量代数以其对刚体空间运动描述的几何直观性与代数抽象性而备受机构学者的欢迎。李泽湘等[5]基于旋量及其伴随变换建立了机器人的动力学方程，揭示了李群、李代数在机器人学中的应用。郭菲等[6]基于旋量键合图建立了3-UPS/S机构的动力学模型。Gallardo等[7]利用旋量代数及虚功原理建立了并联机构的动力学模型，其推导过程中需要得到刚体质心点的速度、加速度，旋量建模的优越性并没有得到较好的体现。Sugimoto[8]利用影响系数矩阵和环矩阵建
组合机床与自动化加工技术 2018年5期2018-06-07
- 六自由度组芯机器人逆运动学研究
人领域热点之一.旋量法[2]是用一组对偶矢量的螺旋来表示物体运动的角速度和线速度.相比于传统D-H矩阵的参数法，旋量法的优势在于从整体上描述刚体的运动，避免局部坐标系描述时所造成的奇异性；对刚体运动进行几何描述，可以简化机构的分析；具有明显的几何意义优点，使用指数积进行逆解求解时，可以明确多解的条件与个数.为求解机器人运动学逆解问题，首先要解决一般机器人设计中遇到的逆解子问题，然后设法将整个运动学逆问题分解成若干个解为已知的子问题.其中最著名的是Paden
安徽工程大学学报 2018年1期2018-03-30
- 光子的旋量波动方程
的Fermion旋量波动方程. 自Dirac发现自旋为1/2粒子的相对论波动方程后, 利用Lorentz群理论研究旋量和矢量已取得较大进展[12]. 在四维时空旋转下, 旋量可更好地描述Lorentz不变性的概念[13-14]. 利用光子的旋量波动方程, 可以研究光在真空和介质中的量子特性[15-16]. 基于此, 本文提出自由和非自由光子的旋量波动方程, 给出自旋算子、 自旋与空间波函数及光场的Lagrange密度. 由单光子自旋波函数得到两光子或多光子
吉林大学学报（理学版） 2018年2期2018-03-27
- 基于旋量理论的仿人机械臂正运动学与可操作性分析*
聪 陈惠纲基于旋量理论的仿人机械臂正运动学与可操作性分析*李文威1周广兵1,2陈再励1吴亮生1黄炜聪1陈惠纲1（1.华南智能机器人创新研究院 2.广东省智能制造研究所）为研究仿人机械臂的运动性能，采用旋量理论对SRU构型仿人机械臂进行正运动学与可操作性分析。首先基于指数积公式对机械臂进行正运动学分析，获得通用的正解解析式；其次基于运动旋量计算机械臂的雅克比矩阵，并通过雅克比矩阵获得机械臂操作空间中任意一点的全局相对可操作度；最后以某六自由度仿人机械臂为算
自动化与信息工程 2018年5期2018-03-02
- 基于旋量理论的三指机器人灵巧手逆运动学分析
241000基于旋量理论的三指机器人灵巧手逆运动学分析裴九芳 许德章 王 海安徽工程大学机械与汽车工程学院，芜湖，241000为提高三指机器人灵巧手逆运动学的求解效率，提出了基于旋量理论的逆运动学新的求解算法。以Shadow三指灵巧手为例，在无法直接利用单纯的Paden-Kahan 子问题求解逆运动学的条件下，食指(无名指)的逆解采用Paden-Kahan子问题与代数解相结合的算法，拇指的逆解采用数值法与Paden-Kahan子问题相结合的算法。最后通过计
中国机械工程 2017年24期2017-12-29
- 一种并/混联汽车电泳涂装输送机构运动/力传递效率性能分析
价方法。首先采用旋量形式导出输送机构的运动学和动力学，再根据旋量的Klein型即李代数e(3)的双线性形式，建立了以输送机构末端执行器的瞬时运动功率与输入端瞬时运动功率的比值作为表征机构输入输出的运动/力瞬时传递效率的瞬态分析评价指标。基于所提出的分析评价方法，得出机构在三种典型期望运动轨迹下从输入端到输出端的运动/力瞬时传递效率随时间变化的曲线，并求得其运动/力平均传递效率。最后利用MATLAB软件对机构进行实例仿真，仿真结果表明了评价指标的合理性和有效
中国机械工程 2017年18期2017-09-29
- 复合势下三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子及其自旋纹理*
4)复合势下三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子及其自旋纹理*王海红, 宗丰德(浙江师范大学 非线性物理研究所,浙江 金华 321004)为了充分揭示复合势下三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子的动力学性质及自旋纹理结构，运用能量泛函方法和直接数值仿真耦合Gross-Pitaevskii方程组,在三维抛物势和二维高斯势组成的复合势下构造了多种带有不同拓扑结构因子稳定的自旋为1的三维铁磁态旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子,并分析了它们的动力学特性.选择其中一种暗孤子作为
浙江师范大学学报（自然科学版） 2017年3期2017-09-08
- 基于旋量代数的机器人运动学建模及应用
75000)基于旋量代数的机器人运动学建模及应用耿明超1刘丽娟1张灿果1王嫣嫣1刘 爱2(1.河北建筑工程学院，河北 张家口 075000；2.张家口高新盛华热力有限公司，河北 张家口 75000)传统的加速度用两个三维矢量分别表示刚体的转动和移动，运动学及后续的动力学建模过程复杂且极易出错，不能满足构型复杂机器人的建模需求.而旋量将刚体的转动和移动统一为一个整体，能够简化刚体运动的表示形式.基于旋量代数的运动学建模方法，形式简洁、物理意义明确，为机器人的
河北建筑工程学院学报 2017年2期2017-07-25
- 基于公差原则的装配公差统计分析*
问题，基于雅克比旋量理论建立了考虑公差原则的三维装配公差模型，并结合蒙特卡洛法对装配体进行统计公差分析，期间在用旋量区间表示特征变动时并考虑了旋量间的约束关系，使公差分析结果更加符合实际情况。最后以简易顶尖尾座装配体为实例，对比了零件应用不同公差原则时的公差分析结果，验证了所述方法的有效性。公差原则；雅可比旋量模型；公差分析；蒙特卡洛0 引言与物理样机相比，数字样机可大幅度提高产品开发的速度和质量，而数字样机技术还存在着诸多的问题[1]。例如在对产品进行三
组合机床与自动化加工技术 2017年5期2017-05-25
- 基于旋量理论的四自由度抓取机械手奇异位形分析
18124）基于旋量理论的四自由度抓取机械手奇异位形分析刘青松，袁 杰，钱建华（中科华核电技术研究院有限公司，广东 深圳 518124）机构奇异位形是影响机构运动学性能的重要因素之一，机械手的奇异位形可导致机构锁死、控制复杂化、危害人员安全等问题．本文针对四自由度抓取机械手采用旋量理论对该机械手进行了运动学分析，并推导出了机械手奇异位形，采用随机取点法验证了旋量方法的可行性．在此基础上，利用MATLAB Robotics对奇异位形进行了仿真分析．仿真结果表
河北工业大学学报 2016年1期2017-01-06
- 基于旋量理论的混联采摘机器人正运动学分析与试验
10000）基于旋量理论的混联采摘机器人正运动学分析与试验阳涵疆，李立君※，高自成（中南林业科技大学机电工程学院，长沙 410000）为满足油茶果机械化、自动化采摘的要求，避免利用传统的Denavit-Hartenberg(D-H)参数法对机器人进行运动学分析时的缺陷，提出了一种基于旋量理论构建混联采摘机器人运动学方程的方法。根据混联采摘机器人机械臂的结构特点进行简化；基于所提出的方法建立了机器人正运动学方程，获得末端执行器的位置正解；随机选取5组关节变量
农业工程学报 2016年9期2016-12-19
- 基于凸集理论的绳牵引串并联机器人工作空间算法
串并联机器人的力旋量可行工作空间，提出一种基于凸集理论的非迭代求解算法。该算法利用闵可夫斯基之和的性质构造绳索的旋量集，借助非迭代的数学思想验证该旋量集是否完全包含外部旋量集。首先，通过确定初始超平面找出凸集所有的边界超平面,根据初始超平面偏移的距离确定边界超平面投影位置; 然后推导出旋量平衡的判定表达式，并采用数值分析的方法得到绳牵引机器人的力旋量可行工作空间;最后，采用该算法对两种典型的绳牵引串并联机器人进行工作空间求解，结果验证了所提出的基于凸集理论
中国机械工程 2016年18期2016-10-13
- 基于蒙特卡洛模拟与响应面方法的公差建模
响应面法；小位移旋量；约束不等式；变动不等式0 引言科学技术的进步促使机床朝着高速和高精度方向发展,机床精度性能的设计与提高变得日益重要。国内外学者在机床精度设计领域开展了大量的研究,取得了一定的进展。文献[1-3]运用多体运动学理论建立了机床的误差传递模型;文献[4-5]分析了加载时工作零件的变形量,将其转变为雅可比旋量修正量, 通过对雅可比旋量公差模型在实际工况下的修正, 建立了基于雅可比旋量和实际工况的装配体公差数学模型;文献[6]给出了三维公差累积
中国机械工程 2015年4期2015-10-28
- 适于高超声速飞行器的三维非线性滑模制导律
合问题，定义视线旋量和视线旋量速度，构建了基于视线旋量和视线旋量速度的高超声速飞行器三维非线性制导参考模型；然后，针对参数扰动问题，基于变结构控制理论，推导出一种适于多约束制导要求的三维非线性滑模制导律，并通过理论推导证明了该制导律的稳定性；最后，引入伪控制变量，完成了制导参数的优化，从而完成三维非线性伪最优滑模制导律的设计。该制导律能够从理论上克服运动耦合和参数扰动问题，其制导参数又满足一定物理意义下的最优性。仿真结果验证了制导律的有效性。高超声速飞行器
系统工程与电子技术 2015年9期2015-07-26
- 基于旋量法的可变形六足机器人腿部运动学分析
行运动学建模。而旋量方法可以表示任意方向的转动和移动，且只需建立基础坐标系S和工具坐标系T两个坐标系，运算过程较D-H法简单。利用旋量理论计算机器人的雅克比矩阵可避免对运动学位姿正解求导，简化了计算，并且避免了D-H法的奇异性问题。因此采用旋量方法和指数积公式建立可变形腿的运动模型，计算腿部的正解和逆解以及雅可比矩阵。刘亚军等运用旋量方法建立操作臂串联机构运动学模型，得到该操作臂的16组运动学逆解的解析解[3]。胡典传等利用传统D-H分析方法建立装夹机械手
制造业自动化 2015年6期2015-07-07
- 基于旋量方法的高超声速飞行器三维非线性伪最优制导律设计*
标视线矢量的几何旋量，并最终设计了一种考虑制导参数优化的新型三维非线性制导律。1 制导问题分析构建如图1所示的飞行器对目标进行俯冲攻击的示意图，目标T固定于坐标系的原点O，r为弹目视线矢量，其长度为r，从目标质心T指向飞行器质心M。M'为M在xoz平面的投影。qd和qt分别为视线高低角和视线方位角，qtt为视线矢量在转弯平面内的方向角。ec，et，ed，er，ett为单位矢量，ec与矢量 OM'同向，et与 y轴同向，er与 r同向，O－eceted构成右
国防科技大学学报 2015年6期2015-05-16
- 基于旋量理论的Stanford机器人的逆运动学分析
，计算复杂。运用旋量理论可以把复杂的空间机构问题变得十分简单，它已经广泛地应用到机器人领域中［1－5］。1969年Victor Scheinman设计了Stanford机器人，目前已被广泛地应用于教学和工业生产中。董明晓［6］和赵轲［7］等均在D-H齐次变换矩阵的基础上推导出逆运动问题算法。本文作者对Stanford机器人的逆运动分析采用旋量理论的方法，通过指数积公式建立机器人正运动学数学模型，根据该机器人的结构特点，应用Paden-Kahan子问题求解S
机床与液压 2015年3期2015-04-26
- 厚积而薄发 格物以致知——戴建生教授新著《机构学与机器人学的几何基础与旋量代数》与《旋量理论与李群、李代数》评述
人学的几何基础与旋量代数》与《旋量理论与李群、李代数》评述陈定方武汉理工大学，武汉，430063戴建生教授在机构学与机器人学领域取得了丰硕的研究成果，他是国际上享有盛誉的可重构机构与可重构机器人学领域的权威专家,并于今年(2015年)获得了ASME机构学与机器人学终身成就奖。藉二十余年的学术积淀，戴教授在耳顺之年(2014年)出版了两部新著。其中，《机构学与机器人学的几何基础与旋量代数》为高等教育出版社“机器人科学与技术”丛书的第一部；这部专著的第二章至第
中国机械工程 2015年14期2015-01-28
- 一种七自由度冗余机械臂的奇异构形特征分析
入了一种基于相关旋量抑制的方法。采用这种方法，对一种构型与加拿大臂2相同的七自由度冗余机械臂进行了奇异性分析，得出了七自由度冗余机械臂出现奇异时的5种情况。为了深入和形象地理解机械臂的奇异构形，针对每种情况进行了详细分析，得出了每种情况对应的奇异构形的几何特征，并用图解形式直观地给出了奇异构形的例子。七自由度冗余机械臂；奇异性分析；相关旋量抑制方法；奇异构形特征0 引言七自由度机械臂是能够完成多维空间任务的冗余机械臂中结构最为简单的，同时也具有了操作灵活、
机械与电子 2014年10期2014-09-06
- Kinematics analysis of cleaning robot for aircraft surfaces based on screw theory*
749366基于旋量法的飞机表面清洗机器人运动学分析*针对5自由度飞机表面清洗机器人，通过旋量和指数积公式求解了运动学正解，得出末端执行器相对惯性坐标系的位形。采用运动螺旋求解了运动学正解的雅可比矩阵，为机构的奇异性、实时控制、可操作性的研究提供了理论基础。机器人；雅可比矩阵；运动学；旋量理论；指数积公式TP2422013-11-04*Project supported by Undergraduate Innovative Training Progra
机床与液压 2014年6期2014-09-05
- 基于雅可比旋量统计法的发动机三维公差分析
07）基于雅可比旋量统计法的发动机三维公差分析陈华1，唐广辉2，陈志强2，李志敏1，金隼1（1.上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室，上海200240；2.上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）为了在发动机装配体的公差分析中考虑传统尺寸链无法处理的几何公差信息，以发动机的做功机构为分析对象，引入雅可比旋量模型，建立在尺寸和形位公差约束下的特征及其配合旋量的变动和约束方程。将其融入到蒙特卡洛算法中，实现发动机做功机构的三维统计公差
哈尔滨工程大学学报 2014年11期2014-06-15
- 旋量理论的变胞机构全构态动力学模型
150001)旋量理论的变胞机构全构态动力学模型刘秀莲1,2,张校东2(1.黑龙江科技大学 机械工程学院, 哈尔滨 150022; 2.哈尔滨工程大学 机电工程学院, 哈尔滨 150001)为丰富和发展机构学理论，通过引入切断铰，将空间串并联机构的运动学分析问题转化为开链机构和局部闭链机构的运动学分析子问题，基于旋量理论建立切断铰空间机构的运动学和动力学模型。采用旋量理论和Kane方法对五杆两自由度闭链变胞机构的广义主动力和广义惯性力进行了计算，并建立切
黑龙江科技大学学报 2013年3期2013-11-04
- 基于旋量理论的机器人误差建模方法
量简化公式.现代旋量理论在使用矩阵指数以及指数积表示刚体运动的基础上为开链机器人运动学提供了完整的几何描述［5-7］.Moon［8-9］在可重构机床的精度预测和补偿研究中，将传统矩阵微分方法获得的机床模块误差矩阵等效为误差旋量，从而应用现代旋量理论的指数积公式建立了机床的误差模型.谭月胜［10］通过对指数积公式中各旋量参数的微分，得出了一种机械臂末端执行器位姿误差的近似计算公式.本文直接将机器人各关节旋量误差看成是一种假想广义运动副旋量运动的结果，从而与关
哈尔滨工业大学学报 2010年3期2010-11-16