基于几何代数的3-RPS并联机构奇异性分析

发布时间：2017-10-23 10:11

  本文关键词：基于几何代数的3-RPS并联机构奇异性分析

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【摘要】：空间少自由度并联机构最近几年的发展很迅猛,因为它在某些工况下比传统六自由度并联机构更有优势。相对于六自由度并联机构,少自由度并联机构具有结构简单、制造成本低、控制简单、动态响应好等优点。少自由度并联机构的奇异分析是一个很基础而又有挑战性的工作,因为奇异位形是一个机构所固有的性质,是机构的一个重要的运动学特征。在机构处于奇异位形时,整个机构失去了控制,受力情况会恶化。这对机构的安全运作是有害的。在机构实际工作的时候,要避开奇异区域。本文使用几何代数方法对3-RPS并联机构进行了奇异位形分析。主要内容包括：详细介绍了使用几何代数来分析少自由度并联机构的方法。几何代数把几何条件和代数方程联系在了一起,同时具有几何关系描述和代数运算分析上的优势。在运动学建模中使用Tilt ＆ Torsion姿态角来表示3-RPS并联机构的平台姿态。对3-RPS并联机构进行运动学分析,得到3-RPS并联机构的三个球副的位置坐标。得到3-RPS并联机构的每个关节的螺旋表示,再把它们在几何代数框架下表示出来。根据3-RPS并联机构的奇异条件表达式,通过在MAPLE中编程计算,得到了3-RPS并联机构的奇异位形分布图,而不是仅仅对机构的奇异表达式进行几何上的分析。并将结果和已有文献中的奇异进行校对。分析了3-RPS并联机构的约束奇异,在MAPLE中采用数值搜索的方法,列出了典型的约束奇异位形。也对所得结果进行了验证和校对。本文的研究工作对其它少自由度并联机构的奇异位形研究具有重要的参考价值。
【关键词】：并联机构 几何代数 奇异性分析 约束奇异
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP242;TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第 1章绪论10-33
• 1.1 课题研究的目的和意义10-29
• 1.1.1 机器人的起源及发展10-13
• 1.1.2 并联机器人的发展13-15
• 1.1.3 并联机器人的典型应用15-25
• 1.1.4 并联机器人研究现状25-27
• 1.1.5 并联机器人奇异位形研究27
• 1.1.6 奇异位形研究现状27-29
• 1.2 几何代数目前研究现状29-31
• 1.3 本文主要研究内容31-33
• 第 2章几何代数基础知识33-40
• 2.1 引言33
• 2.2 几何代数的基本代数元素33-34
• 2.3 几何代数的三种积34-36
• 2.3.1 外积34-35
• 2.3.2 内积35-36
• 2.3.3 几何积36
• 2.4 几何代数的基本运算规则36-38
• 2.4.1 相同单位基底向量之积37
• 2.4.2 正交单位基底向量之积37-38
• 2.4.3 外积的虚性质38
• 2.4.4 可逆性38
• 2.5 对偶38-39
• 2.6 线性相关的运算39
• 2.7 本章小结39-40
• 第 3章几何代数分析 3-RPS并联机构的一般奇异性40-56
• 3.1 引言40
• 3.2 并联机构运动和约束的几何代数表示40-42
• 3.2.1 螺旋在几何代数框架下的表示40
• 3.2.2 在几何代数中表示分支运动40-41
• 3.2.3 在几何代数中表示分支约束41
• 3.2.4 在几何代数中表示平台约束41
• 3.2.5 虚拟关节41
• 3.2.6 奇异条件在几何代数方法中的表示41-42
• 3.33-RPS并联机器人的奇异分析42-55
• 3.3.1 三个球关节的位置43-47
• 3.3.2 分支的运动螺旋47-48
• 3.3.3 一般奇异位形48-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第 4章几何代数分析 3-RPS并联机构的约束奇异性56-65
• 4.1 引言56
• 4.2 约束奇异56-63
• 4.3 本章小结63-65
• 第 5章总结与展望65-66
• 参考文献66-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务和主要成果73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘辛军;吴超;汪劲松;BONEVI;;[PP]S类并联机器人机构姿态描述方法[J];机械工程学报;2008年10期

2 吴军;李铁民;刘辛军;王立平;;Optimal Kinematic Design of a 2-DOF Planar Parallel Manipulator[J];Tsinghua Science and Technology;2007年03期

3 黄真,李艳文,郭希娟,高峰;运动物体上三点速度关系及其应用[J];中国机械工程;2003年15期

4 汪劲松,段广洪,杨向东,朱铁君,赵广木,黄田;VAMT1Y虚拟轴机床[J];制造技术与机床;1998年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李艳文;几类空间并联机器人的奇异研究[D];燕山大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张立先;基于几何代数的机构运动学及特性分析[D];燕山大学;2008年

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本文编号：1082837