3T1R并联机构运动学分析与尺度优化
发布时间：2020-12-26 01:19
少自由度并联机构凭借其自身构造简单,驱动数目少,制造成本低等优势一直是近年来并联机构学的研究热点。少自由度并联机构,尤其是末端操纵器具有空间3移动自由度和1转动自由度（3T1R）的并联机构,在工业制造领域具备愈来愈广阔的应用前景。本文提出一种3T1R并联机构——2-（RRR）2RH并联机构,并对其进行运动学分析,性能分析,尺度优化以及刚度分析。文章的主要内容可以分为以下几部分:在SolidWorks制图软件中对2-（RRR）2RH并联机构建立三维虚拟模型,绘制相关杆件并正确约束机构运动部件之间的相对运动。建立合理的固定坐标系并定义相关杆件参数变量。以螺旋理论为数学工具,计算求解得到机构末端操纵器的自由度数目以及自由度类型。所得出的结果表明:2-（RRR）2RH并联机构末端具有预期的3移动自由度和1转动自由度。求解2-（RRR）2RH并联机构正解表达式、反解表达式。通过观察机构每根分支内杆件之间的空间几何关系,建立闭环矢量方程。求解闭环矢量方程组,整理得到机构正解解析式和反解解析式。利用数值算例来检验...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.1.1 工业机器人的定义、起源和发展
1.1.2 并联机构的优势
1.1.3 课题研究的意义
1.2 并联机构国内外研究现状
1.2.1 并联机构起源及应用
1.2.2 少自由度并联机构概述
1.2.3 三移动一转动并联机构设计
1.2.4 并联机构运动学分析
1.2.5 性能分析及优化
1.3 本文主要研究内容
2RH并联机构的自由度分析">第二章 2-（RRR）2RH并联机构的自由度分析
2.1 引言
2.2 自由度分析
2.2.1 自由度计算公式
2.2.2 机构的结构描述及坐标建立
2RH并联机构自由度分析"> 2.2.3 2-（RRR）2RH并联机构自由度分析
2.3 本章小结
2RH并联机构的位置分析">第三章 2-（RRR）2RH并联机构的位置分析
3.1 引言
3.2 机构运动学分析
3.2.1 位置逆解分析
3.2.2 位置正解分析
3.3 本章小结
2RH并联机构速度分析与奇异分析">第四章 2-（RRR）2RH并联机构速度分析与奇异分析
4.1 引言
4.2 速度分析
4.3 机构奇异位形分析
4.3.1 反解奇异
4.3.2 正解奇异
4.3.3 混合奇异
4.4 本章小结
2RH并联机构的工作空间及运动仿真分析">第五章 2-（RRR）2RH并联机构的工作空间及运动仿真分析
5.1 引言
5.2 工作空间分析
5.3 运动学仿真
5.4 本章小结
2RH并联机构的性能分析与优化">第六章 2-（RRR）2RH并联机构的性能分析与优化
6.1 引言
6.2 性能评价理论简述
6.3 基于齐次雅克比矩阵的性能分析
6.3.1 机构各项同性和雅克比矩阵齐次化
6.3.2 局部条件数指标
6.3.3 全局条件数指标
6.4 基于全局条件数指标的性能优化
6.4.1 无约束优化法简介
6.4.2 优化算例
6.5 本章小结
2RH并联机构刚度分析">第七章 2-（RRR）2RH并联机构刚度分析
7.1 引言
7.2 机构静力分析
7.3 机构刚度分析
7.4 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Exechon并联模块的静刚度建模与分析[J]. 张俊,赵艳芹. 机械工程学报. 2016(19)
[2]机器人学与自动化的未来发展趋势[J]. 谈自忠. 中国科学院院刊. 2015(06)
[3]Singularity Analysis of a 3-RPS Parallel Manipulator Using Geometric Algebra[J]. LI Qinchuan,XIANG Ji’nan,CHAI Xinxue,WU Chuanyu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(06)
[4]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[5]德国“工业4.0”与“中国制造2025”[J]. 贺正楚,潘红玉. 长沙理工大学学报(社会科学版). 2015(03)
[6]Type Synthesis of 4-DOF Parallel Kinematic Mechanisms Based on Grassmann Line Geometry and Atlas Method[J]. XIE Fugui,LI Tiemin,LIU Xinjun. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2013(06)
[7]基于广义力的少自由度并联机构的静刚度统一模型[J]. 胡波,路懿. 中国科技论文在线. 2009(08)
[8]Stewart平台安全机构优化设计(英文)[J]. 陈华,陈维山,刘军考. Chinese Journal of Aeronautics. 2007(04)
[9]6/6型Stewart机构姿态奇异及非奇异姿态工作空间分析[J]. 曹毅,黄真,丁华锋,周辉. 机械工程学报. 2005(08)
[10]Stewart机构姿态奇异及姿态工作空间的研究[J]. 曹毅,黄真. 中国机械工程. 2005(12)
本文编号：2938754
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.1.1 工业机器人的定义、起源和发展
1.1.2 并联机构的优势
1.1.3 课题研究的意义
1.2 并联机构国内外研究现状
1.2.1 并联机构起源及应用
1.2.2 少自由度并联机构概述
1.2.3 三移动一转动并联机构设计
1.2.4 并联机构运动学分析
1.2.5 性能分析及优化
1.3 本文主要研究内容
2RH并联机构的自由度分析">第二章 2-（RRR）2RH并联机构的自由度分析
2.1 引言
2.2 自由度分析
2.2.1 自由度计算公式
2.2.2 机构的结构描述及坐标建立
2RH并联机构自由度分析"> 2.2.3 2-（RRR）2RH并联机构自由度分析
2.3 本章小结
2RH并联机构的位置分析">第三章 2-（RRR）2RH并联机构的位置分析
3.1 引言
3.2 机构运动学分析
3.2.1 位置逆解分析
3.2.2 位置正解分析
3.3 本章小结
2RH并联机构速度分析与奇异分析">第四章 2-（RRR）2RH并联机构速度分析与奇异分析
4.1 引言
4.2 速度分析
4.3 机构奇异位形分析
4.3.1 反解奇异
4.3.2 正解奇异
4.3.3 混合奇异
4.4 本章小结
2RH并联机构的工作空间及运动仿真分析">第五章 2-（RRR）2RH并联机构的工作空间及运动仿真分析
5.1 引言
5.2 工作空间分析
5.3 运动学仿真
5.4 本章小结
2RH并联机构的性能分析与优化">第六章 2-（RRR）2RH并联机构的性能分析与优化
6.1 引言
6.2 性能评价理论简述
6.3 基于齐次雅克比矩阵的性能分析
6.3.1 机构各项同性和雅克比矩阵齐次化
6.3.2 局部条件数指标
6.3.3 全局条件数指标
6.4 基于全局条件数指标的性能优化
6.4.1 无约束优化法简介
6.4.2 优化算例
6.5 本章小结
2RH并联机构刚度分析">第七章 2-（RRR）2RH并联机构刚度分析
7.1 引言
7.2 机构静力分析
7.3 机构刚度分析
7.4 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Exechon并联模块的静刚度建模与分析[J]. 张俊,赵艳芹. 机械工程学报. 2016(19)
[2]机器人学与自动化的未来发展趋势[J]. 谈自忠. 中国科学院院刊. 2015(06)
[3]Singularity Analysis of a 3-RPS Parallel Manipulator Using Geometric Algebra[J]. LI Qinchuan,XIANG Ji’nan,CHAI Xinxue,WU Chuanyu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(06)
[4]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[5]德国“工业4.0”与“中国制造2025”[J]. 贺正楚,潘红玉. 长沙理工大学学报(社会科学版). 2015(03)
[6]Type Synthesis of 4-DOF Parallel Kinematic Mechanisms Based on Grassmann Line Geometry and Atlas Method[J]. XIE Fugui,LI Tiemin,LIU Xinjun. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2013(06)
[7]基于广义力的少自由度并联机构的静刚度统一模型[J]. 胡波,路懿. 中国科技论文在线. 2009(08)
[8]Stewart平台安全机构优化设计(英文)[J]. 陈华,陈维山,刘军考. Chinese Journal of Aeronautics. 2007(04)
[9]6/6型Stewart机构姿态奇异及非奇异姿态工作空间分析[J]. 曹毅,黄真,丁华锋,周辉. 机械工程学报. 2005(08)
[10]Stewart机构姿态奇异及姿态工作空间的研究[J]. 曹毅,黄真. 中国机械工程. 2005(12)
本文编号：2938754
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