全域恒平衡并联机构构型设计及其性能分析

发布时间：2020-06-14 17:26

【摘要】：通过重力平衡能有效提高机构的工作效率和运动精度,同时使并联机构具有更高的承载能力和更优良的动力学性能。本课题在雅克比矩阵恒定的移动并联机构的研究的基础上,构型设计出一类全域恒平衡并联机构构型,并对机构的平衡性能进行仿真验证。主要研究如下:首先,基于6-UPS、4-UPS-UPU、4-UPU和3-PUU并联机构构型,将3-PRRR并联机构作为平衡机构嵌入到上述四种机构内,设计出具有内外双层结构的全域恒平衡并联机构。根据修正后的G-K公式验证了上述全域恒平衡并联机构的自由度,并进一步分析了3-PRRR平衡机构的相关性能。其次,以构型出的6UPS/(3PRRR)+S机构为模型,基于影响系数法得到并联机构的一阶、二阶影响系数,然后分别求解动平台、分支连杆与主动输入关节间的速度、加速度映射关系。进一步在惯性系下分别建立内外层机构的动力学模型,再根据相互作用力的关系建立全域恒平衡并联机构的整体的动力学模型。再次,定义了平衡系数、平衡力和附加力。根据建立的全域恒平衡并联机构动力学模型,分别对6UPS/(3PRRR)+S和3PUU/3PRRR并联机构进行平衡特性分析,并与现有的平衡机构法和配重法的平衡性能进行对比,验证了全域恒平衡并联机构构型所具备的特性与优势。最后,对雅克比恒定的移动并联机构的机构学特性进行了分析:分析了雅克比矩阵恒定的并联机构在使用虚设机构法求解雅克比矩阵特点;提出了由雅克比矩阵逆推位置正解的简便方法;以雅克比矩阵恒定的3-PPRR并联机构为模型,分析了当机构雅克比矩阵保持恒定对机构动力学、运动/力传递性能和灵巧度产生的影响。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH112;TP242
【图文】：

从而减小驱动关节输出的用于究中，可将重力平衡的方式分为：配也是较为普遍的平衡方法，通过添加终保持静止，使机构在其工作空间任如图 1-1 所示。配重法的原理相对直产生的作用力作用在动平台上时，作，使得平衡力发生变化；当配重放置关系同样会随着机构位姿变化而变化，想要完全恒定的平衡重力一般比较配重时，会使整体机械系统的质量变了系统固有频率和动态特性。而当平大才能实现理想的平衡状态，并且想。

图 1-2 弹簧平衡法种，很多平衡装置将配重和弹簧结合，也有部分是利用气/液压缸、电机、进的平衡装置还会采用反馈控制系统力平衡。平衡装置可适用于变载荷的平衡装置的控制系统过于复杂，设计重力平衡构简单、操作空间大等特点，因而获作业，比如，自动装配、喷漆、搬运节所承受的载荷将随其位姿的变化而因此关节载荷很大部分是由机器人各人臂杆运动的位置、速度以及加速度

【参考文献】

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本文编号：2713116