面向先進制造業(yè)領域對高性能并聯(lián)機器人的應用需求,本文以一種平面冗余驅動并聯(lián)機器人為主要研究對象,系統(tǒng)研究其剛體動力學建模、性能分析、剛柔耦合非線性動力學建模以及主動控制策略設計等關鍵問題。全文取得如下成果:（1）以平面3-RRR并聯(lián)機器人及其衍生出的平面冗余驅動4-RRR并聯(lián)機器人為分析對象,基于矢量鏈法,建立其位置逆解模型,并進一步獲得了兩類機器人的逆速度雅克比矩陣和逆加速度映射模型;在此基礎上,針對特定運動軌跡,進行逆運動學仿真;基于間接雅克比矩陣,定義靈巧度指標,對兩類機器人進行運動學性能比較分析。結果表明,冗余驅動可有效克服傳統(tǒng)非冗余驅動并聯(lián)機器人工作空間內(nèi)的第二類奇異,并可有效改善機器人的運動學性能。（2）基于凱恩方程和多體理論,提出了一種模塊化建模方法,據(jù)此建立了冗余驅動并聯(lián)機器人和非冗余驅動并聯(lián)機器人的剛體動力學模型,有效降低了建模復雜度�；谙到y(tǒng)剛體動力學模型,定義動態(tài)靈巧度指標,據(jù)此比較分析了上述非冗余驅動并聯(lián)機器人和冗余驅動并聯(lián)機器人的動態(tài)性能,并針對特定運動軌跡,開展了逆剛體動力學分析。最后,建立機器人的多體仿真參數(shù)化模型,對理論模型的正確性進行了驗證。（3）針對... 

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
字母注釋表
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 問題的提出及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多剛體系統(tǒng)動力學研究
        1.2.2 多柔體系統(tǒng)動力學研究
        1.2.3 控制策略研究
    1.3 冗余驅動并聯(lián)機器人研究現(xiàn)狀
    1.4 本論文主要研究內(nèi)容
第二章 運動學建模與性能分析
    2.1 引言
    2.2 機構介紹
    2.3 運動學分析
        2.3.1 位置逆解
        2.3.2 速度逆解
        2.3.3 加速度逆解
        2.3.4 工作空間分析
    2.4 運動學性能比較分析
        2.4.1 逆運動學仿真
        2.4.2 運動靈巧度指標
        2.4.3 運動學性能比較分析
    2.5 本章小結
第三章 多剛體動力學建模與性能分析
    3.1 引言
    3.2 多剛體動力學建模
        3.2.1 Kane方程簡介
        3.2.2 系統(tǒng)動力學方程建模流程
        3.2.3 機構支鏈剛體動力學建模
        3.2.4 機構動平臺剛體動力學建模
        3.2.5 逆動力學方程求解
    3.3 動力學性能分析
    3.4 逆剛體動力學仿真
        3.4.1 軌跡規(guī)劃
        3.4.2 仿真結果
    3.5 多體軟件仿真驗證
    3.6 本章小結
第四章 剛柔耦合動力學建模
    4.1 引言
    4.2 剛柔耦合動力學建模
    4.3 運動學分析
        4.3.1 位置分析
        4.3.2 速度分析
        4.3.3 加速度分析
    4.4 任意剛柔混合串聯(lián)支鏈的動力學模型
        4.4.1 支鏈動力學模型
        4.4.2 剛性動平臺動力學模型
        4.4.3 完備的系統(tǒng)剛柔耦合非線性動力學模型
    4.5 獨立廣義坐標形式的系統(tǒng)動力學模型
    4.6 本章小結
第五章 主動控制策略設計及仿真
    5.1 引言
    5.2 機電耦合動力學建模
        5.2.1 永磁同步伺服電機的動力學模型
        5.2.2 機電耦合動力學模型
    5.3 奇異攝動模型
        5.3.1 慢變子系統(tǒng)模型
        5.3.2 快變子系統(tǒng)模型
    5.4 復合控制器設計
        5.4.1 慢變子系統(tǒng)控制器
        5.4.2 快變子系統(tǒng)控制器
        5.4.3 復合控制器
    5.5 數(shù)值仿真驗證
    5.6 本章小結
第六章 全文總結
    6.1 全文結論
    6.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]3-RRR高速并聯(lián)機器人運動學設計與實驗[J]. 高名旺,張憲民,劉晗.  機器人. 2013(06)
[2]少自由度并聯(lián)機構研究進展[J]. 路懿,胡波.  燕山大學學報. 2011(05)
[3]基于Kane方程的3UPS/S并聯(lián)機構動力學研究[J]. 李新友,陳五一,韓先國.  機床與液壓. 2011(13)
[4]Dynamic modeling and analysis of 3-■RS parallel manipulator with flexible links[J]. 劉善增,余躍慶,朱真才,蘇麗穎,劉慶波.  Journal of Central South University of Technology. 2010(02)
[5]并聯(lián)機器人機構運動與動力分析研究現(xiàn)狀及展望[J]. 馮志友,李永剛,張策,楊廷力.  中國機械工程. 2006(09)
[6]柔性冗余度機器人殘余振動隨機最優(yōu)控制[J]. 宋軼民,余躍慶,張策,吳振勇.  機械工程學報. 2002(09)
[7]基于凱恩方程的新型并聯(lián)機床動力學研究[J]. 李兵,王知行,李建生.  機械科學與技術. 1999(01)
[8]彈性平面并聯(lián)機器人的KED分析[J]. 蔡勝利,余躍慶,白師賢.  機械科學與技術. 1997(02)

博士論文
[1]多驅動模式冗余并聯(lián)機器人設計、多體動力學與控制研究[D]. 梁棟.天津大學 2017
[2]柔性機器人機構動力學分析及振動控制研究[D]. 胡俊峰.華南理工大學 2010
[3]基于神經(jīng)網(wǎng)絡的彈性連桿機構振動主動控制理論、方法與實驗研究[D]. 宋軼民.天津大學 1999



本文編號：3720294