五自由度冗余驱动并联机器人的性能研究

发布时间：2020-08-24 16:54

【摘要】：并联机构与串联机器人相比,具有承载力强、运动精度高、无累计误差、动态性能优越等一系列优点。少自由度并联机器人由于具有结构较简单、成本较低等特点而成为当前研究的热点,在工业应用中发挥越来越重要的作用。本文的研究对象是一款新型的五自由度冗余驱动并联机构。全文对这款并联机构的性能进行了研究,主要包括运动学以及动力学性能分析。本文主要从以下几个方面对该机构进行了研究:(1)运动学分析。以一款4-SPS/2-RPS构型的5自由度并联机器人为研究对象,首先对该机构的机构特性和工作原理进行了分析,并确定机构自由度;然后根据机构的位姿参数之间的约束关系,建立空间5自由度机构的运动学方程,采用数值法和解析解求出该机构的正反解。使用矢量回路推导机构的雅可比矩阵,利用雅可比矩阵得到的三种运动性能指标分析了该机构的奇异性。(2)在此基础上分析了机构的工作空间,通过给定机构动平台的位置,获得了不同高度下机构的工作空间。通过并联机构的运动学反解确定动平台在某一位姿下的支链长度,运用MATLAB软件搜索出并联机构在给定范围内的姿态工作空间,据此绘制点集。(3)动力学分析。利用虚功原理建立了五自由度冗余驱动并联机构的动力学反解方程分析该机构中各构件的运动特征,Jacobian矩阵和惯性矩阵将建立运动杆驱动力和动平台加速度之间的关系,在动平台的轨迹被规划的前提下,求解出机构各个驱动杆的驱动力。在此基础上使用MATLAB软件对机构动力学模型进行理论数值分析的验证。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TH112

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本文编号：2802720