3-PRS机构工作空间的蒙特卡洛方法分析 被引量：9

1

作者 康件丽 陈国强 赵俊伟 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第4期478-481,共4页

工作空间分析是并联机构设计与评价中极其重要的工作.针对3-PRS并联机构工作空间描述及求解复杂的问题,采用蒙特卡洛方法进行工作空间的求解及分析.对运动特性及工作空间进行了分析,给出了计算工作空间的方法,并给出了具体的实现步骤.... 工作空间分析是并联机构设计与评价中极其重要的工作.针对3-PRS并联机构工作空间描述及求解复杂的问题,采用蒙特卡洛方法进行工作空间的求解及分析.对运动特性及工作空间进行了分析,给出了计算工作空间的方法,并给出了具体的实现步骤.最后用计算实例验证了该方法的有效性.结果表明,蒙特卡洛方法研究3-PRS工作空间编程简单,并且工作空间中点的均匀性好;刀具的长度对工作空间的范围有很大影响;3个姿态角,X,Y的坐标等信息可以展现在一个二维图上,直观形象,方便查询. 展开更多

关键词 3-prs 并联结构 工作空间 蒙特卡洛方法 位姿

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3-PRS并联机构正解的数值方法 被引量：10

2

作者 康件丽 陈国强 赵俊伟 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2015年第2期36-42,共7页

正解计算是3-PRS并联机构设计与评价的重要工作之一,由于求解3-PRS并联机构的解析表达式十分困难,所以通常求其数值解。针对正解迭代求解时可能由于初始值设置不当引起的求解失败或遗漏真实解的问题,提出了运用蒙特卡洛方法设置迭代初... 正解计算是3-PRS并联机构设计与评价的重要工作之一,由于求解3-PRS并联机构的解析表达式十分困难,所以通常求其数值解。针对正解迭代求解时可能由于初始值设置不当引起的求解失败或遗漏真实解的问题,提出了运用蒙特卡洛方法设置迭代初始值。通过大量的随机抽样得到所有可能的解,并且归并这些解,然后绘制3-PRS并联机构的位姿简图,以此来直观判断解的合理性,最后应用算例验证了该方法的有效性及可行性。结果表明:充分利用蒙特卡洛方法的随机性,可以找到所有的解;绘制的3-PRS并联机构位姿简图形象直观,方便对真实解进行判别。 展开更多

关键词 3-prs并联机构 正解 蒙特卡洛方法 位姿

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3-PRS并联机器人的工作空间研究与分析 被引量：10

3

作者 黄俊杰 贾智宏 赵俊伟 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第4期660-663,共4页

针对并联机器人工作空间的复杂性,以3-PRS并联机器人为结构模型,运用螺旋理论确定了该机构运动平台具有绕x轴和y轴的转动以及沿z轴的移动共3个自由度,在此基础上运用封闭力学矢量关系描述了该机构工作空间的数学模型,用Matlab软件进行... 针对并联机器人工作空间的复杂性,以3-PRS并联机器人为结构模型,运用螺旋理论确定了该机构运动平台具有绕x轴和y轴的转动以及沿z轴的移动共3个自由度,在此基础上运用封闭力学矢量关系描述了该机构工作空间的数学模型,用Matlab软件进行研究和仿真,得到了该机器人的工作空间。结果表明:该工作空间具有对称性,内部无发现空洞。 展开更多

关键词 3-prs并联机器人 螺旋理论 工作空间

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基于双目视觉的3-PRS并联机构末端位姿检测方法 被引量：6

4

作者 赵俊伟 刘珍珍 +2 位作者 黄俊杰 陈国强 代军 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第1期101-106,共6页

由于传统接触式测量存在测量受力等因素容易引起测量精度不稳定,提出了一种基于视差原理的3-PRS并联机构末端位姿测量方法。首先建立了双目视觉测量模型,在动平台上人工设置4个标志点,末端位姿可通过标志点的空间坐标进行描述;其次构建... 由于传统接触式测量存在测量受力等因素容易引起测量精度不稳定,提出了一种基于视差原理的3-PRS并联机构末端位姿测量方法。首先建立了双目视觉测量模型,在动平台上人工设置4个标志点,末端位姿可通过标志点的空间坐标进行描述;其次构建标志点坐标与动平台末端位姿间的数学模型,实现对末端位姿检测;最后运用数值方法求解末端位姿,并与运动学正解方法得到的末端位姿进行比较。结果表明采用非接触式测量方法适用于3-PRS并联机构的末端位姿检测且精度高。 展开更多

关键词 末端位姿 双目视觉 3-prs并联机构 数值方法

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考虑关节摩擦的3-PRS并联机构动力学建模研究 被引量：5

5

作者 陈国强 周红鹏 +3 位作者 黄俊杰 代军 白秉欣 刘梦超 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期416-426,共11页

为了研究摩擦力对并联机构运动过程的影响,对3-PRS并联机构进行了基于关节摩擦力的动力学分析。对3-PRS并联机构进行末端理论运动轨迹规划,采用矢量法对机构进行了运动学分析。提出3种不同的关节摩擦模型,包括库伦摩擦模型、库伦粘性摩... 为了研究摩擦力对并联机构运动过程的影响,对3-PRS并联机构进行了基于关节摩擦力的动力学分析。对3-PRS并联机构进行末端理论运动轨迹规划,采用矢量法对机构进行了运动学分析。提出3种不同的关节摩擦模型,包括库伦摩擦模型、库伦粘性摩擦模型以及库伦粘性静摩擦模型,在考虑关节间摩擦的情况下,基于牛顿欧拉法建立了3-PRS并联机构的动力学分析模型。逆动力学实例分析表明,负载越大,摩擦力越大,在有无摩擦力的情况下,3个移动副驱动力的最大误差分别为1.40%、1.51%、1.49%。通过正动力学实例分析了不同情况下关节间摩擦模型对末端运动轨迹的影响,结果表明,不同关节摩擦模型对3-PRS并联机构末端的运动轨迹有较大的影响。 展开更多

关键词 3-prs并联机构 动力学建模 牛顿欧拉法 摩擦模型 运动轨迹

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3-PRS并联机构工作空间求解的SimMechanics实现 被引量：8

6

作者 郝亮亮 李虹 李瑞琴 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第11期63-65,共3页

3-PRS空间并联机构是2R1T的3自由度机构,由于该空间机构运动的复杂性,故对其工作空间的研究意义重大。以3-PRS并联机构的逆运动学为基础,运用Matlab中的Sim Mechanics功能模块绘制其结构框图,建立该机构的三维实体模型;然后利用数值实... 3-PRS空间并联机构是2R1T的3自由度机构,由于该空间机构运动的复杂性,故对其工作空间的研究意义重大。以3-PRS并联机构的逆运动学为基础,运用Matlab中的Sim Mechanics功能模块绘制其结构框图,建立该机构的三维实体模型;然后利用数值实例根据滑杆的行程限制条件以及球面副和转动副的转角约束条件采用运动仿真法编程得出了3-PRS并联机构的工作空间。结果表明,该机构的工作空间具有对称性,且内部无空洞,为3-PRS并联机构进一步研究优化设计、控制研究等奠定了一定的理论基础。 展开更多

关键词 仿真法 3-prs 并联机构 工作空间

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基于Isight平台NSGA-Ⅱ方法的3-PRS并联机构多目标优化 被引量：8

7

作者 王南 刘庆阳 +1 位作者 周莎莎 池腾腾 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第12期198-201,共4页

把Isight软件运用到3-PRS并联机构的多目标参数优化中,分析并建立3-PRS并联机构的工作空间、灵巧度、刚度和承载能力的指标。采用蒙特卡洛方法对多目标指标函数进行编程求解,以Isight软件为平台,集成Matlab软件,构建多目标优化基本流程,... 把Isight软件运用到3-PRS并联机构的多目标参数优化中,分析并建立3-PRS并联机构的工作空间、灵巧度、刚度和承载能力的指标。采用蒙特卡洛方法对多目标指标函数进行编程求解,以Isight软件为平台,集成Matlab软件,构建多目标优化基本流程,用Isight软件中封装的NSGA-Ⅱ方法对3-PRS并联机构的五个目标函数进行优化。得到分布性良好的Pareto解集及Pareto前沿,目标指标得以分析,并得出参数与目标之间变化规律。可根据优化信息,在Pareto解集中选取适合实际工况的最优解,最后给出优化算例。 展开更多

关键词 Isight软件 3-prs并联机构 多目标参数优化 NSGA—Ⅱ方法

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可变换3-PRS并联机构的运动学及动力学仿真研究 被引量：5

8

作者 孙付伟 陈国强 +2 位作者 代军 孟凡茂 刘念 《制造业自动化》 CSCD 2019年第2期70-76,共7页

以可变换3-PRS并联机构为研究对象,概述了该并联机构的结构形式,分析了该并联机构的逆向运动学和正向运动学。利用动力学仿真软件ADAmS建立了该并联机构的仿真模型,并进行了该并联机构的正向运动学、逆向运动学和动力学仿真分析,获得了... 以可变换3-PRS并联机构为研究对象,概述了该并联机构的结构形式,分析了该并联机构的逆向运动学和正向运动学。利用动力学仿真软件ADAmS建立了该并联机构的仿真模型,并进行了该并联机构的正向运动学、逆向运动学和动力学仿真分析,获得了该并联机构的运动学和动力学特性规律曲线,并与求解结果进行比较。结果表明,仿真结果与求解结果一致,证明了所建立数学模型的正确性,为该并联机构的下一步研究奠定了基础。 展开更多

关键词 可变换3-prs并联机构 运动学 动力学 仿真

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3-PRS并联机构位置正解分析 被引量：11

9

作者 黄俊杰 赵俊伟 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2012年第4期434-436,452,共4页

根据3-PRS并联机构具有2个转动自由度和1个移动自由度的结构特点,利用封闭矢量方法和简化坐标转换矩阵,得到该机构运动平台中心的运动方程,然后运用遗传算法并结合其运动方程给出并联机构运动学位置正解适应度函数和目标函数,将计算结... 根据3-PRS并联机构具有2个转动自由度和1个移动自由度的结构特点,利用封闭矢量方法和简化坐标转换矩阵,得到该机构运动平台中心的运动方程,然后运用遗传算法并结合其运动方程给出并联机构运动学位置正解适应度函数和目标函数,将计算结果代入运动方程求出杆长,其误差小、精度高,为3-PRS并联机构的控制策略奠定了基础.该解法既不需要选取迭代初值,也不需要复杂的数学推导,容易实现而且通用性强. 展开更多

关键词 3-prs并联机构 运动学正解 遗传算法 MATLAB

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3-PRS并联机构运动学正解可视化分析 被引量：4

10

作者 孙付伟 赵俊伟 陈国强 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第1期80-85,共6页

为分析3-PRS并联机构复杂的正向运动问题,判定出一组利用数值法求解出来的合适正解,建立了一种3-PRS并联机构的正向和逆向运动学数学模型,并对正向运动进行了解析,将各组正解所对应的3-PRS并联机构位形进行可视化分析。结果表明,计算和... 为分析3-PRS并联机构复杂的正向运动问题,判定出一组利用数值法求解出来的合适正解,建立了一种3-PRS并联机构的正向和逆向运动学数学模型,并对正向运动进行了解析,将各组正解所对应的3-PRS并联机构位形进行可视化分析。结果表明,计算和仿真结果与实际情况相符,为该3-PRS并联机构的下一步研究打下了基础。 展开更多

关键词 3-prs并联机构 运动学 数学模型 可视化

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一种3-PRS并联机器人位姿误差的数值计算方法 被引量：4

11

作者 康件丽 陈国强 赵俊伟 《机械设计》 CSCD 北大核心 2014年第7期14-18,共5页

精度是衡量并联机器人工作质量优劣最主要的指标之一,常采用运动学推导和全微分的方法进行分析。文中针对公式复杂及全微分省略高次项带来精度下降等问题,用数值方法求解末端实际位姿来计算误差。在理想(不包含误差)的情况下通过逆解计... 精度是衡量并联机器人工作质量优劣最主要的指标之一,常采用运动学推导和全微分的方法进行分析。文中针对公式复杂及全微分省略高次项带来精度下降等问题,用数值方法求解末端实际位姿来计算误差。在理想(不包含误差)的情况下通过逆解计算理论输入等参数;然后加上误差,用逆解求出的参数作为初值进行正解非线性方程组迭代求解,求得末端实际位姿,进而计算误差;最后用算例验证了方法的有效性及可行性。正解非线性方程组迭代求解直接采用高级语言的非线性方程组求解函数,文中采用的初值设置方法总能保证收敛到真实解,编程方便,计算精度高。 展开更多

关键词 3-prs并联机器人 位姿 误差 非线性方程组

原文传递

3-PRS微操作器的运动学性质分析 被引量：2

12

作者 李剑锋 刘德忠 +1 位作者 潘新文 费仁元 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第14期1194-1196,1239,共4页

分析了 3 -PRS微操作器的运动特性 ,给出了微操作运动的位置公式 ,并以微位移矩阵条件数及工作空间体积值为度量指标分析了微操作器操作性能与结构参数间的关系。分析表明 ,条件数取决于操作针长度 Le及动平台半径 ra 之比 ,且当二者的... 分析了 3 -PRS微操作器的运动特性 ,给出了微操作运动的位置公式 ,并以微位移矩阵条件数及工作空间体积值为度量指标分析了微操作器操作性能与结构参数间的关系。分析表明 ,条件数取决于操作针长度 Le及动平台半径 ra 之比 ,且当二者的比值小于 5时微操作器具有较好的操作灵巧性 ;工作空间体积值主要受操作针长度 Le、动静平台半径 ra、rb 的影响 ,且在 Le 及rb 取定值时随 ra 的减小而增大 ;支链杆长 L对工作空间体积值影响不大。相关的分析结果可应用于 3 -PRS微操作器的运动学设计。 展开更多

关键词 3-prs微操作器 运动分析 灵巧性 工作空间

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基于蒙特卡洛方法的3-PRS并联机器人误差分析 被引量：4

13

作者 康件丽 陈国强 赵俊伟 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第6期242-245,共4页

针对3-PRS并联机器人误差传递关系复杂的问题,提出了用蒙特卡洛模拟抽样法计算末端位姿误差。根据设定的理想位姿,用逆向运动学求三个滑座的高度及夹角。在蒙特卡洛法的每个循环中,根据设定的概率分布及每个误差源的误差范围,随机生成... 针对3-PRS并联机器人误差传递关系复杂的问题,提出了用蒙特卡洛模拟抽样法计算末端位姿误差。根据设定的理想位姿,用逆向运动学求三个滑座的高度及夹角。在蒙特卡洛法的每个循环中,根据设定的概率分布及每个误差源的误差范围,随机生成误差源具体的误差数据;将三个滑座高度及机器人参数加上随机生成的误差,再用正向运动学计算末端实际位姿;进而计算理想位姿与实际位姿之间的误差。根据蒙特卡洛方法得到的末端位姿误差序列计算极限误差及特征量。最后用算例验证了方法的有效性与可行性。 展开更多

关键词 3-prs并联机器人 位姿 误差 蒙特卡洛法 正向运动学 逆向运动学

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一种新型3-PRS并联机构的伴随运动分析 被引量：4

14

作者 孙付伟 赵俊伟 陈国强 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第4期78-82,共5页

3-PRS并联机构可以实现一平两转运动,但在非独立的自由度上,伴随运动也随之产生。为了分析3-PRS并联机构的伴随运动,得到伴随运动与运动参数及结构参数的关系,建立了3-PRS并联机构的运动学数学模型,利用仿真软件Matlab得到了在非独立自... 3-PRS并联机构可以实现一平两转运动,但在非独立的自由度上,伴随运动也随之产生。为了分析3-PRS并联机构的伴随运动,得到伴随运动与运动参数及结构参数的关系,建立了3-PRS并联机构的运动学数学模型,利用仿真软件Matlab得到了在非独立自由度上的伴随运动。结果表明,伴随运动随着运动参数的增大而变大,随结构参数的增大而变大,这为3-PRS并联机构的优化设计和误差分析提供了理论依据和数据支撑。 展开更多

关键词 3-prs并联机构 运动学 伴随运动

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执行器故障下的3-PRS并联机器人动力学分析 被引量：5

15

作者 黄俊杰 王鹏霏 +2 位作者 张博文 张秦磊 赵俊伟 《机械设计》 CSCD 北大核心 2022年第11期7-16,共10页

为了研究执行器故障对3-PRS并联机器人运动影响及其关节力或力矩的变化情况,采用几何法与达朗贝尔原理法分析3-PRS并联机器人在执行器卡死状态下各关节内力的变化。首先,运用几何法建立3-PRS并联机器人的正向运动学模型,推导了运动构件... 为了研究执行器故障对3-PRS并联机器人运动影响及其关节力或力矩的变化情况,采用几何法与达朗贝尔原理法分析3-PRS并联机器人在执行器卡死状态下各关节内力的变化。首先,运用几何法建立3-PRS并联机器人的正向运动学模型,推导了运动构件的位置、速度和加速度运动方程;然后,基于达朗贝尔原理研究了执行器卡死故障状态下的3-PRS并联机器人运动构件的受力情况,建立3-PRS并联机器人的驱动力与运动构件内力间的数学表达式;最后,通过实例仿真分析,得到3-PRS并联机器人的驱动力与关节内力的变化曲线图。结果表明,在3-PRS并联机器人发生执行器卡死故障时,3条运动支链无法协调运动,在机器人球铰达到极限转角时关节内力和驱动力将发生突变,造成并联机构的破坏,从而影响正常运行。该研究为执行器故障下的并联机器人关节内力分析提供了一种可行的方法,也为并联机器人的冗余设计与可靠性分析奠定理论基础。 展开更多

关键词 3-prs并联机构 执行器故障 几何法 达朗贝尔原理 关节内力

原文传递

3-PRS并联机构冗余设计与工作空间分析 被引量：6

16

作者 黄俊杰 王鹏霏 +1 位作者 张博文 赵俊伟 《机械传动》 北大核心 2022年第5期25-34,41,共11页

并联机构的冗余特性具有增大有效工作空间、实现容错运动等优点,可提高并联机构的性能。基于3-PRS并联机构结构特点,从运动子支链的构型出发,设计出具有冗余的运动子支链,提出了3-PR(P)S冗余并联机构;运用螺旋理论分析3-PR(P)S冗余并联... 并联机构的冗余特性具有增大有效工作空间、实现容错运动等优点,可提高并联机构的性能。基于3-PRS并联机构结构特点,从运动子支链的构型出发,设计出具有冗余的运动子支链,提出了3-PR(P)S冗余并联机构;运用螺旋理论分析3-PR(P)S冗余并联机构的自由度,建立运动学模型,推导了运动学方程;针对经典蒙特卡洛法求解并联机构工作空间存在边界粗糙、精确度不够问题,提出了一种基于边界极值点增密的蒙特卡洛法,并对3-PR(P)S冗余并联机构进行工作空间分析,给出了具体的求解步骤;最后,通过Matlab进行编程与仿真,绘制出不同参数下3-PRS并联机构与其冗余并联机构的工作空间图谱。结果表明,在相同参数下,3-PR(P)S冗余并联机构的工作空间较3-PRS并联机构有较大的改善。研究为轨迹规划、容错控制提供了理论基础。 展开更多

关键词 3-prs并联机构 冗余结构设计 螺旋理论 工作空间

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3-PRS并联机器人位置正解分析研究 被引量：5

17

作者 黄俊杰 陈素燕 赵俊伟 《现代制造工程》 CSCD 2008年第10期87-90,共4页

基于3-PRS并联机器人的结构特点,以执行平台上三个球铰间的距离为约束条件,提出一种有效的解析方法能够较方便地求出并联机器人的正解,并给出数值实例,利用数学软件Matlab对计算过程进行编程,最后得出预期的计算结果,此方法可用来进一... 基于3-PRS并联机器人的结构特点,以执行平台上三个球铰间的距离为约束条件,提出一种有效的解析方法能够较方便地求出并联机器人的正解,并给出数值实例,利用数学软件Matlab对计算过程进行编程,最后得出预期的计算结果,此方法可用来进一步研究执行平台的工作空间,而且适用于任何并联机器人。 展开更多

关键词 3-prs并联机器人 正解 数值实例 MATLAB软件

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一种新型3-PRS并联机构及其工作空间分析 被引量：4

18

作者 孙付伟 赵俊伟 陈国强 《机床与液压》 北大核心 2017年第23期19-25,共7页

设计了一种新型三自由度可调工作空间3-PRS并联机构,建立了该机构的逆向运动学数学模型,给出了机构的主要约束,运用蒙特卡洛方法绘制出不同参数下工作空间截面图和三维实体图,分析了机构参数对机构工作空间的影响规律,为机构的参数选择... 设计了一种新型三自由度可调工作空间3-PRS并联机构,建立了该机构的逆向运动学数学模型,给出了机构的主要约束,运用蒙特卡洛方法绘制出不同参数下工作空间截面图和三维实体图,分析了机构参数对机构工作空间的影响规律,为机构的参数选择和优化设计提供了依据。 展开更多

关键词 3-prs并联机床 机构约束 工作空间 机构参数

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特殊3-PRS并联机器人运动分析 被引量：2

19

作者 刘学深 王玉新 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第5期785-787,共3页

建立了 P副平行于固定平台法线的 3- PRS并联机器人的运动反解数学模型。分析了当给定运动平台中心法线与固定平台中心法线之间夹角 ,并使运动平台法线绕固定平台中心法线旋转时 ,运动平台中心以及中心法线上一点的运动轨迹。分析表明 ,... 建立了 P副平行于固定平台法线的 3- PRS并联机器人的运动反解数学模型。分析了当给定运动平台中心法线与固定平台中心法线之间夹角 ,并使运动平台法线绕固定平台中心法线旋转时 ,运动平台中心以及中心法线上一点的运动轨迹。分析表明 ,该 3- 展开更多

关键词 3-prs并联机器人 特定运动 位置反解

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基于符号运算的3-PRS并联机器人速度运动学分析 被引量：1

20

作者 康件丽 陈国强 赵俊伟 《机床与液压》 北大核心 2014年第21期28-32,共5页

在3-PRS并联机器人设计与控制过程中,求解其输入与末端位姿之间速度及加速度的传递关系是工作重点,但该解析表达式比较复杂。通过直接采用对时间求导数的方法,得到3-PRS并联机器人速度运动学的解析表达式。针对推导复杂的问题,利用MATLA... 在3-PRS并联机器人设计与控制过程中,求解其输入与末端位姿之间速度及加速度的传递关系是工作重点,但该解析表达式比较复杂。通过直接采用对时间求导数的方法,得到3-PRS并联机器人速度运动学的解析表达式。针对推导复杂的问题,利用MATLAB提供的符号推导函数,直接求得输入输出间速度与加速度关系表达式中矩阵的解析表达式;用替换函数将变量替换为具体的数值得到最终的数值解。给出了具体计算程序,最后用算例验证了该方法的可行性及程序的有效性。结果表明:采用MATLAB的符号推导功能,可以方便地用解析法及数值法对3-PRS的速度运动学进行研究. 展开更多

关键词 3-prs并联机器人 运动学 速度 加速度 符号运算

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