基于刚柔混合广义并联机构的轴孔柔顺装配技术研究

发布时间：2020-03-21 13:50

【摘要】：在现代智能机器人应用领域,装配一直是一个重要研究方向,装配属于机器人与未知环境之间的相互认知,重点是柔顺性问题,尤其是装配在接触时存在碰撞冲击、柔顺方向以及位姿偏差调整等诸多问题。六自由度并联机器人以其精度高、承载能力强等特点,在装配领域尤其是大型工件装配领域上具有广泛的应用前景,若以并联机构为执行机构进行装配作业,则对其刚度特性、耦合特性以及控制策略提出了特别的要求。本文聚焦轴孔装配柔顺性问题,结合主被动柔顺,在刚柔混合广义并联机构的基础上展开了机构设计、控制分析、装配仿真以及实验验证等研究。论文首先就轴孔装配过程展开分析,确定各阶段存在的难点,明确相关问题的解决方法,并选取以刚柔混合广义并联机构为设计构型,提出了兼具主被动柔顺特性的轴孔装配系统设计方案。通过广义并联机构的定义及参数描述,对机构的刚度展开理论分析,推导出机构刚度矩阵表达式,并给出刚度耦合关系评价指标,为进一步机构设计奠定理论基础。其次,在理论分析的基础上,结合机构设计要求,对刚柔混合广义并联机构展开综合设计,设计将通过计算刚柔混合广义并联机构刚度矩阵,分析不同刚柔混合构型的刚度特性、耦合特性、局部各向同性以及柔顺方向性,进而设计出具有被动柔顺特性的刚柔混合广义并联机构。然后,通过对装配接触阶段的碰撞稳定性分析,确定机构刚度设计要求,并对装配系统主动柔顺控制策略展开研究,主动柔顺将采用力环包容位置环的控制策略,进一步将建立轴孔装配仿真模型,选取多种装配边界条件对轴孔装配进行综合仿真,验证结合主、被动柔顺特性的装配系统的实用性。最后,根据理论分析设计搭建刚柔混合广义并联机构实验样机,通过实验对理论分析以及仿真进行综合验证。
【图文】：

SCARA机器人

图 1-1 EPSON 的 SCARA 机器人图 1-2 ABB 的 SCARA 机器人而最具有代表性被动柔顺装置则是由 D.E.Whitney[11]设计的 RCC 远中心装置。该装置具有被动柔顺性原因在于其下端空间内存在一个远程柔顺中心顺中心位于轴末端，根据装配过程中作用在该点力或力矩的方向，，装置可生一定的被动调整量，且只沿力或力矩方向，而不产生其他方向上的牵连

被动柔顺装置,SCARA机器人,代表性

图 1-1 EPSON 的 SCARA 机器人图 1-2 ABB 的 SCARA 机器人而最具有代表性被动柔顺装置则是由 D.E.Whitney[11]设计的 RCC 远中心装置。该装置具有被动柔顺性原因在于其下端空间内存在一个远程柔顺中心顺中心位于轴末端，根据装配过程中作用在该点力或力矩的方向，装置可生一定的被动调整量，且只沿力或力矩方向，而不产生其他方向上的牵连
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH112

【参考文献】