【摘要】：隨著社會和科技不斷的發(fā)展,并聯(lián)機器人在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,在我國經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮的作用也越來越大。但并聯(lián)機器人存在工作空間小、靈巧度低、控制復(fù)雜等缺點,而且并聯(lián)機器人的位置正解一直以來都是一個難題。這些不足將制約了并聯(lián)機器人的應(yīng)用范圍。本文提出了一種新的并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計思路,并基于GF集理論得到了一類含三轉(zhuǎn)動四支鏈并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型的設(shè)計方法。描述動平臺位姿時,需要同時確定該平臺的位置和姿態(tài),此類并聯(lián)機構(gòu)的設(shè)計思路是:機構(gòu)由動平臺、靜平臺和四條支鏈組成;其中一條支鏈具有串聯(lián)機構(gòu)的特征,該支鏈末端為球面副,確定該支鏈所有運動副后,除末端的球面副外每個運動副均添加驅(qū)動,支鏈各個驅(qū)動確定時,動平臺的位置即可確定;另外三條支鏈既有三維移動特征,又有三維轉(zhuǎn)動特征,而且每條支鏈僅含一個驅(qū)動,這三條支鏈驅(qū)動確定時,動平臺姿態(tài)即可確定。通過這四條支鏈組合成的并聯(lián)機構(gòu)既有剛度大、承載能力強等優(yōu)點,又有控制容易的優(yōu)點,同時位置分析的正反解都很容易,解決了這類并聯(lián)機構(gòu)位置正解難的問題,可為以后運動學(xué)分析提供便捷,具有較高的研究價值。本文還對RRPS/3SPS并聯(lián)機構(gòu)進行了理論分析。主要工作包括機構(gòu)的自由度計算、位置分析、受力分析、誤差分析和誤差補償。首先,在結(jié)合機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點的同時,通過螺旋理論對RRPS/3SPS并聯(lián)機構(gòu)進行自由度計算,再利用解析幾何法對機構(gòu)進行了位置分析。其次,對RRPS/3SPS并聯(lián)機構(gòu)進行靜力學(xué)和動態(tài)特性分析。由于SPS支鏈局部自由度的影響,建立靜力學(xué)平衡方程時出現(xiàn)了超靜定問題,無法求解該方程組,本文運用局部轉(zhuǎn)換坐標法,將超靜定方程組轉(zhuǎn)化為靜定方程組,進而求得各個運動副的受力情況。通過動態(tài)特性分析得到了機構(gòu)的固有頻率和振型圖,分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)為機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和控制提供依據(jù)。第三,在考慮桿長誤差和運動副間隙的情況下,結(jié)合受力分析,確定了運動副接觸點,利用矢量法建立了的誤差模型。最后,對機構(gòu)進行誤差補償,其中姿態(tài)補償一共采用了兩種方法。第一種方法計算簡單,實時性好,但補償效果不理想;第二種方法計算過程復(fù)雜,實時性較差,但該方法補償效果非常好。此外本文還利用RRPS/3SPS并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計了新型烹飪并聯(lián)機器人,為烹飪工藝的自動化、標準化提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

目均不得少于二。十九世紀４０年代，，Ｐｏｌｌａｒｄ首次設(shè)計出一種空間并聯(lián)機構(gòu)，并逡逑在汽車噴漆上得以應(yīng)用。到了六十年代初，ＧｏＵｇｈ設(shè)計了一種應(yīng)用最廣泛的６－ＳＰＳ逡逑并聯(lián)機構(gòu)（如圖１－２所示），之后Ｓｔｅｗａｒｔ對此機構(gòu)進行了一系列理論分析與研宄，逡逑并將并將該機構(gòu)應(yīng)用在了飛行模擬器上（如圖１－３所示），后來人們將這個機構(gòu)命逡逑名為Ｓｔｅｗａｒｔ機構(gòu)ｍ（如圖１－４所示）。１９７８年，機構(gòu)學(xué)專家Ｈｕｎｔ教授提出將并聯(lián)逡逑機構(gòu)應(yīng)用在機器人上［２］，在上世紀九十年代末，Ｐｈａｍ等機構(gòu)學(xué)專家，發(fā)明了一逡逑款并聯(lián)機器人，并應(yīng)用于裝配生產(chǎn)線上［３］，并聯(lián)機構(gòu)成為機構(gòu)學(xué)中的研究熱點？６］。逡逑２逡逑

‘SPS并
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH112

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本文編號：2657303