基于CGA的Stewart机构的运动学分析和综合数字化平台研究

发布时间：2020-10-19 21:57

　　 Stewart并联机构应用范围广泛,对促进我国高端智能制造、国防、工业等重要支柱领域的发展,有重要的理论指导意义和实际应用价值。本文主要研究的内容是一般6-3和6-6 Stewart平台并联机构平台的运动学分析和综合数字化平台。运动学分析部分主要分为四个模块:位置正解、位置逆解、工作空间分析和轨迹规划。此外,本课题在MATLAB集成开发环境下,利用GUI图形用户界面技术,搭建出一款具有机构的实时设计功能、计算功能和三维可视化功能的六自由度Stewart并联机构综合数字化平台。首先,本课题基于共形几何代数方法(CGA),解决了一般6-3 Stewart平台并联机构的位置正解问题和数学建模问题,此种方法直接利用几何关系代换,简化计算的消元过程。然后,又基于Groebner基法和Sylvester结式消元法,对一般6-6 Stewart平台并联机构的位置正解进行求解和分析。两种机构的位置逆解采用常规方法,通过动、定平台上的两个端点确定连杆向量与长度,完成逆解。此外,本文使用搜索法完成两种机构的工作空间分析,进行直线和圆的轨迹规划。最后,利用MATLAB中的M语言对机构的运动学进行了数学建模,使用图形用户界面技术(GUI)建立了人机交互界面,完成整个综合数字化平台。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH112
【部分图文】：

产业有极大的促进作用。??图１－１?Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构手术机器人?图１－２?Ｓｔｅｗａｒｔ机构在误乐设施的体感应用??目前，我国制造业的发展仍然存在着许多问题，从普遍现象来看有着大而不??强、自主创新能力弱的问题。以电机、减速机等为例的工业制造核心部件、高端??制造装备与关键核心技术等仍无法实现自主研发和创新，对外依存度高。许多国??内制造业企业的创新体系仍然还不完善，粗制滥造或＾？技术低端，生产出来的产??品档次较低，无法达到世界高端品牌的位置。此外，国内制造业的信息化水平也??比较低，与工业信息化的融合深度仍然不够。其中，机床作为高端制造的核心之??１??

Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构将对于智能制造国家战略有积极推进作用，对于机器人等新兴??产业有极大的促进作用。??图１－１?Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构手术机器人?图１－２?Ｓｔｅｗａｒｔ机构在误乐设施的体感应用??目前，我国制造业的发展仍然存在着许多问题，从普遍现象来看有着大而不??强、自主创新能力弱的问题。以电机、减速机等为例的工业制造核心部件、高端??制造装备与关键核心技术等仍无法实现自主研发和创新，对外依存度高。许多国??内制造业企业的创新体系仍然还不完善，粗制滥造或＾？技术低端，生产出来的产??品档次较低，无法达到世界高端品牌的位置。此外，国内制造业的信息化水平也??比较低，与工业信息化的融合深度仍然不够。其中，机床作为高端制造的核心之??１??

术己然是趋势所向。??图１－３?Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构数控机床?图１－４?Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构飞行模拟器??运动模拟器是一种可以为陆、海、空各种交通运载的驾驶员提供高逼真的、??可以感受到实际驾驶状态的模拟训练机器［３］。其中，飞行模拟器是最重要的一类??运动模拟器，此种模拟器是多学科的集成成果，包括了控制理论、空间机构学、??计算机技术、人机工程学和图像处理等基础学科理论。对于新飞行员而言，进行??一次飞行实践是一件高风险、高成本的事情，而飞行模拟器具有明显的经济性、??可控安全性、可靠性等优点，使用Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构设计飞行模拟器替代实际飞??机是一种有实际意义的积极尝试［４］。飞行模拟器不仅可以用于训练新飞行员，还??可以用于分析和研究飞机的操作便利程度、飞机的性能、机载系统的性能等。??Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构可以实现六自由度的运动，用来实现对飞行的模拟是非常具有??优势的
【参考文献】

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本文编号：2847772