本文關(guān)鍵詞：3T1R型并聯(lián)機構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：自從六自由度的Stewart并聯(lián)機構(gòu)在1978年問世以來,并聯(lián)機構(gòu)的研究便成為了許多科研人員以及各大高校師生研究的熱點。與串聯(lián)機構(gòu)對比來看,針對所研究的并聯(lián)機器人以其剛度高、速度快、精度準、承載能力強等眾多優(yōu)點在近幾十年得到了長遠的發(fā)展,并且成功應(yīng)用于包括工業(yè)以及科學在內(nèi)的眾多領(lǐng)域。并聯(lián)機構(gòu)學是高等空間封閉環(huán)機構(gòu)學研究的一個新的分支,考慮到6自由度的并聯(lián)機構(gòu)由于鉸鏈約束、奇異位形、支鏈干涉等因素的影響,會導致全方位實現(xiàn)空間位姿運動的難度增加,另外還會增加機構(gòu)自身結(jié)構(gòu)和控制狀態(tài)的困難程度。而少自由度并聯(lián)機構(gòu)的應(yīng)運而生卻彌足了不足之處,因為它結(jié)構(gòu)配置簡單、驅(qū)動方法簡易、工作空間大及造價低廉等優(yōu)點更具有較高的研發(fā)實用價值,并迅速成為機構(gòu)學研究方向的主體趨勢。針對以4-UPU并聯(lián)機構(gòu)為研究對象,根據(jù)螺旋理論原理,首先采用其中的運動螺旋及力螺旋,相對應(yīng)地來表示并聯(lián)機器人中的自由度和約束,同時根據(jù)其互逆定理,對少自由度的4-UPU并聯(lián)機構(gòu)進行約束和自由度分析,從而求解出了該機構(gòu)的自由度。并求解出了位置正反解的算法,最后通過數(shù)值算法求證了該過程的精確性、通用性。其次基于螺旋理論提出了一種3T1R型系統(tǒng)的并聯(lián)機構(gòu)系統(tǒng)的構(gòu)型設(shè)計的方法,并聯(lián)機構(gòu)的型綜合是并聯(lián)機構(gòu)進行可行性設(shè)計的首要環(huán)節(jié),它的判斷依據(jù)為螺旋理論中運動螺旋與約束力螺旋互易積為零的關(guān)系先構(gòu)造出可能存在的支腿機構(gòu),再通過支腿機構(gòu)排列組合出具有不同運動副和結(jié)構(gòu)數(shù)目的機構(gòu)。并分析驗證了構(gòu)型的可行性和實用性。然后通過虛擬機構(gòu)法求解出相應(yīng)地一、二階影響系數(shù)矩陣,并基于該矩陣對本并聯(lián)機構(gòu)進行速度和加速度的分析。通過實例數(shù)值分析驗證了該方法求解運動學的精確性。最后通過數(shù)學建模的思想方法對結(jié)構(gòu)本身進行系統(tǒng)設(shè)計,并通過P-roe三維軟件對其進行運動學仿真分析。
【關(guān)鍵詞】：螺旋理論 自由度驗證分析 型綜合 運動學 正反解
【學位授予單位】：佳木斯大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 并聯(lián)機構(gòu)的定義及研究背景8-9
• 1.2 并聯(lián)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 國外并聯(lián)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國內(nèi)并聯(lián)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 少自由度并聯(lián)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 并聯(lián)機構(gòu)研究領(lǐng)域所存在的問題13-14
• 1.4 并聯(lián)機構(gòu)的實際應(yīng)用與展望14
• 1.5 課題研究目的、內(nèi)容以及方法與來源14-17
• 第2章 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)自由度和位置正反解的分析17-28
• 2.1 螺旋理論的基礎(chǔ)知識17-19
• 2.2 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)自由度的計算分析19-23
• 2.2.1 空間機構(gòu)的運動副分析19-20
• 2.2.2 4-UPU機構(gòu)的自由度計算20-23
• 2.3 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)輸入合理性的判斷23
• 2.4 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)的位置正反解的分析23-27
• 2.4.1 變換矩陣的定義描述23-24
• 2.4.2 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)的位置正反解求解24-25
• 2.4.3 位置正反解的數(shù)值算例25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 3T1Rz型四自由度并聯(lián)機構(gòu)的型綜合28-35
• 3.1 型綜合原則28
• 3.2 約束螺旋綜合法的過程28-29
• 3.3 3T1Rz對稱型并聯(lián)機構(gòu)型綜合29-34
• 3.3.1 每個支腿鏈自由度數(shù)目為 430-32
• 3.3.2 每個支腿鏈自由度數(shù)目為 532-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 基于影響系數(shù) 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)運動學分析35-42
• 4.1 一、二階影響系數(shù)矩陣的建立35-39
• 4.1.1 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)運動學模型及坐標系的建立35-36
• 4.1.2 4-UPU各運動分支一階影響系數(shù)矩陣36
• 4.1.3 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)一階影響系數(shù)矩陣36-38
• 4.1.4 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)二階運動影響系數(shù)矩陣38-39
• 4.2 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)實例分析計算39-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第5章 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及運動仿真42-51
• 5.1 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計42
• 5.2 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)關(guān)鍵零部件的設(shè)計42-48
• 5.2.1 U副I中關(guān)鍵零部件的設(shè)計42-44
• 4.2.2 P副的設(shè)計44-46
• 5.2.3 U副II中關(guān)鍵零部件的設(shè)計46-48
• 5.3 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)的虛擬裝配與運動仿真48-50
• 5.3.1 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)關(guān)鍵零部件的鏈接與裝配48-49
• 5.3.2 4-UPU并聯(lián)機構(gòu)的運動仿真分析49-50
• 5.4 本章小結(jié)50-51
• 結(jié)論與展望51-53
• 參考文獻53-57
• 致謝57-58
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)成果58-59

【參考文獻】

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1 曹靜;一種四自由度并聯(lián)機器人的性能分析與設(shè)計[D];燕山大學;2009年

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