【摘要】：隨著科技的發(fā)展，并聯(lián)機構(gòu)日益受到關注，其應用也越來越廣泛。與串聯(lián)機構(gòu)不同，并聯(lián)機構(gòu)的發(fā)展只有幾十年的歷史。并聯(lián)機構(gòu)的一些基本問題還沒有完全解決，這阻礙了并聯(lián)機構(gòu)的發(fā)展和應用。6-SPS并聯(lián)機構(gòu)是一種典型的并聯(lián)機構(gòu)。本文對6-SPS并聯(lián)機構(gòu)的運動學正解、奇異性和柔索驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)作了深入的研究和探討。 運動學正解是并聯(lián)機構(gòu)的基本問題之一，同時也是研究并聯(lián)機構(gòu)其它問題的基礎。6-SPS并聯(lián)機構(gòu)的正解方程是關于位置和姿態(tài)參數(shù)的高度耦合的非線性方程組，難以進行解析求解。本文通過分析動平臺位置與姿態(tài)變量之間的耦合關系、運用Gr bner基算法，得到了15個只含有3個變量的相容方程。基于這15個相容方程，運用正交補方法以及逐步消去高次項的方法，最終將6-SPS并聯(lián)機構(gòu)的運動學正解問題表達為一元高次代數(shù)方程。研究結(jié)果表明，一般6-SPS并聯(lián)機構(gòu)的運動學正解問題可以表達為一元20次代數(shù)方程，雖然仍然為20次的代數(shù)方程，但是比之已有方法計算速度大為提高；用多種方法研究了對稱6-SPS并聯(lián)機構(gòu)的運動學正解問題，最終將其表達為一元14次的代數(shù)方程；3/6-SPS并聯(lián)機構(gòu)和3/3-SPS并聯(lián)機構(gòu)的運動學正解問題均可以表達為一元8次代數(shù)方程。提出了一種橢圓型6-SPS并聯(lián)機構(gòu)并將其運動學正解問題表達為一元14次代數(shù)方程。 奇異性分析也是并聯(lián)機構(gòu)研究的基本問題之一。奇異性分析在工作空間分析、軌跡規(guī)劃以及控制系統(tǒng)設計研究中是無法回避的問題。如何給出奇異軌跡的解析表達式一直是眾多學者研究并聯(lián)機構(gòu)的重點。本文提出了一種研究6-SPS并聯(lián)機構(gòu)奇異性的新方法。旋轉(zhuǎn)矩陣采用四元數(shù)描述，并將矢量坐標擴展為4維形式，通過分析動平臺位置與姿態(tài)變量之間的耦合關系以及四元數(shù)的性質(zhì)，得到了采用8個二次方程式表達的運動方程。本文進一步應用該運動方程導出了新型的并聯(lián)機構(gòu)雅可比矩陣，通過對該新雅可比矩陣求取行列式，得到了奇異軌跡的解析表達式。該方法適用于所有類型的6-SPS并聯(lián)機構(gòu)。 本文對運動學正解和奇異性的關系進行了初步的研究。研究發(fā)現(xiàn)，，在奇異位形上，運動學正解將出現(xiàn)重根；也就是機構(gòu)的運動狀態(tài)將發(fā)生改變，為今后進一步深入研究奠定了基礎。 柔索驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)是近年來發(fā)展起來的新型的并聯(lián)機構(gòu)。本文對柔索驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的工作空間、剛度等問題進行了研究并搭建了理論分析平臺。由于柔索只能承受拉力、而不能施加壓力的特性，在研究工作空間時必須遵循拉力為正的原則。應用正交補的方法進行工作空間的研究。借鑒工業(yè)機器人的研究方法，研究了柔索驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的剛度問題。
【圖文】：

圖 1.1 娛樂運動平臺圖 1.2 噴漆并聯(lián)機器人伯明翰 Dunlop Rubber 公司的著名汽車工程師 Eric Gough并聯(lián)機構(gòu)  通用輪胎測試機[4]，如圖 1.3 所示，能夠測量指標。1955 年制造出了第一臺樣機，最后一臺在 Dunlop陳列于不列顛國家科學與工業(yè)博物館。雖然 Gough 發(fā)明了但是需要指出的是這種八面體結(jié)構(gòu)并不由 Gough 首次提出在有些場合取得應用了，例如明尼蘇達大學的地震模擬器

并聯(lián)機構(gòu)若干基本問題的研究1928 年， James E. Gwinnett[2]發(fā)明了一種基于球并聯(lián)機構(gòu)的娛樂設備并且申請了專圖 1.1 所示。然而當時的工業(yè)技術無法實現(xiàn)這一發(fā)明。Willard L.V. Pollard 發(fā)明的一個五三分支的噴漆機器人，被認為是第一臺工業(yè)并聯(lián)機器人，如圖 1.2 所示。但是由于技術它也沒能被制造出來[3]。圖 1.1 娛樂運動平臺
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH112

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2657969