一种新型可重构并联机器人构型设计与分析
发布时间：2021-01-22 03:20
在现代化生产过程中或很多高危或特殊场合下,要求机构具有良好的适应性和可变结构特点,甚至要求其结构的自由度可变以满足不同工艺,不同工况,不同任务的要求。基于此背景,本文提出了一种以螺旋理论为理论依据的运动分岔可重构并联机构设计方法,并设计了一种新型3-R（P）RPS可重构并联机构作为研究对象进行了分析。首先本文通过螺旋理论把寻找具有运动分岔特性的四铰链闭链问题转化为含参矩阵的求秩问题,利用数学等降秩方法得到运动分岔需具备的结构特征。从这个角度出发对现有的运动分岔链做了总结同时挖掘得到了若干结论。而后选取了一种具有运动分岔特性的闭环与固定自由度串联支链RPS相结合得到新型混联支链的3-R（P）RPS可重构并联机构。利用螺旋理论对新型3-R（P）RPS并联机构进行了自由度分析,确定了该机构具有三自由度、四自由度、五自由度、六自由度四种工作模式。确定了机构的装配条件,并在Creo三维建模软件中建立了正确的三维模型。接着对3-R（P）RPS并联机构进行了相关运动学分析,包括机构的解耦特性、正反解、速度分析及加速度分析,分别得到了在不同工作模式下的机构的动平台与各驱动之间的位置映射关系、速度映射关...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 变胞机构研究现状
1.2.2 运动分岔机构的研究现状
1.3 应用现状
1.4 研究内容
2 含有奇异闭链的并联机构方案的提出
2.1 螺旋理论
2.2 具有奇异特性的单环闭链单元的分析
2.2.1 一类副支链铰接的奇异闭链
2.2.2 含有二类副支链铰接的奇异闭链
2.3 新型3-R（P）RPS并联机构构型
2.3.1 新型3-R（P）RPS的装配条件
2.3.2 新型3-R（P）RPS的自由度分析
2.4 本章小结
3 新型3-R（P）RPS并联机构的运动学分析
3.1 并联机构动平台的位姿描述
3.2 动平台位姿参数的解耦特性
3.3 机构位置分析
3.3.1 位置反解
3.3.2 位置正解
3.3.3 位置正反解数值算例
3.4 新型3-R（P）RPS并联机构的速度分析
3.5 新型3-R（P）RPS并联机构的加速度分析
3.6 本章小结
4 新型3-R（P）RPS并联机构性能分析
4.1 并联机构的工作空间
4.2 新型3-R（P）RPS并联机构工作空间分析
4.2.1 工作空间结构约束条件
4.2.2 工作空间搜索算法及计算实例
4.2.3 机构结构参数对工作空间影响
4.2.4 新型工作空间表示法
4.3 新型3-R（P）RPS并联机构奇异性分析
4.3.1 奇异性分类
4.3.2 新型3-R（P）RPS并联机构奇异性分析
4.4 新型3-R（P）RPS并联机构灵巧度分析
4.5 新型3-R（P）RPS并联机构静刚度分析
4.6 本章小结
5 新型3-R（P）RPS并联机构的结构参数优化设计
5.1 结构参数及约束条件
5.1.1 机构结构参数的选取及自变量区间
5.2 目标函数的建立
5.3 基于遗传算法的参数优化实例
5.3.1 遗传算法
5.3.2 结构参数优化实例
5.4 本章小结
6 新型3-R（P）RPS并联机构虚拟样机仿真与轨迹规划
6.1 并联机构虚拟样机的仿真流程
6.2 新型3-R（P）RPS并联机构虚拟样机建立
6.3 新型3-R（P）RPS并联机构虚拟样机仿真分析
6.3.1 机构沿X轴Z轴平移运动仿真
6.3.2 绕X轴和Z轴旋转运动的仿真
6.4 新型3-R（P）RPS并联机构的轨迹规划
6.4.1 轨迹规划
6.4.2 仿真研究
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 工作总结
7.2 研究展望
参考文献
附录A
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型具有闭环单元的高刚度冗余并联机构[J]. 赵福群,郭盛,曲海波. 机械工程学报. 2017(09)
[2]基于MATLAB和ADAMS的并联机器人的轨迹规划仿真研究[J]. 王瑞芳,刘林,邱继红. 机床与液压. 2014(21)
[3]基于虚拟样机技术的空间机器人系统的建模与仿真[J]. 徐文福,强文义,梁斌,李成. 机器人. 2005(03)
[4]并联机构闭环四杆结构研究[J]. 刘长增,汪劲松,王立平,朱煜,关立文. 机械设计与制造工程. 2002(06)
[5]3-RPS并联机构工作空间分析的球坐标搜索法[J]. 高峰,黄玉美,史文浩,彭中波,樊泽明,程祥. 西安理工大学学报. 2001(03)
[6]并联机器人研究现状[J]. 邱志成,谈大龙,赵明扬. 机械制造. 2000(04)
[7]VAMT1Y虚拟轴机床数控系统直线和圆弧插补仿真研究[J]. 王忠华,汪劲松,杨向东,魏永明. 中国机械工程. 1999(10)
[8]结构优化设计的现状与进展(续)[J]. 汪树玉,刘国华,包志仁. 基建优化. 1999(05)
[9]六自由度并联机器人的随机位姿误差分析[J]. 黄真,方跃法. 东北重型机械学院学报. 1989(03)
博士论文
[1]一类可重构并联机构的结构设计方法与运动学分析[D]. 叶伟.北京交通大学 2016
[2]变胞并联机构的结构设计方法与运动特性研究[D]. 张克涛.北京交通大学 2010
[3]并联机构奇异性分析及免奇异方法研究[D]. 郭瑞琴.同济大学 2007
本文编号：2992448
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 变胞机构研究现状
1.2.2 运动分岔机构的研究现状
1.3 应用现状
1.4 研究内容
2 含有奇异闭链的并联机构方案的提出
2.1 螺旋理论
2.2 具有奇异特性的单环闭链单元的分析
2.2.1 一类副支链铰接的奇异闭链
2.2.2 含有二类副支链铰接的奇异闭链
2.3 新型3-R（P）RPS并联机构构型
2.3.1 新型3-R（P）RPS的装配条件
2.3.2 新型3-R（P）RPS的自由度分析
2.4 本章小结
3 新型3-R（P）RPS并联机构的运动学分析
3.1 并联机构动平台的位姿描述
3.2 动平台位姿参数的解耦特性
3.3 机构位置分析
3.3.1 位置反解
3.3.2 位置正解
3.3.3 位置正反解数值算例
3.4 新型3-R（P）RPS并联机构的速度分析
3.5 新型3-R（P）RPS并联机构的加速度分析
3.6 本章小结
4 新型3-R（P）RPS并联机构性能分析
4.1 并联机构的工作空间
4.2 新型3-R（P）RPS并联机构工作空间分析
4.2.1 工作空间结构约束条件
4.2.2 工作空间搜索算法及计算实例
4.2.3 机构结构参数对工作空间影响
4.2.4 新型工作空间表示法
4.3 新型3-R（P）RPS并联机构奇异性分析
4.3.1 奇异性分类
4.3.2 新型3-R（P）RPS并联机构奇异性分析
4.4 新型3-R（P）RPS并联机构灵巧度分析
4.5 新型3-R（P）RPS并联机构静刚度分析
4.6 本章小结
5 新型3-R（P）RPS并联机构的结构参数优化设计
5.1 结构参数及约束条件
5.1.1 机构结构参数的选取及自变量区间
5.2 目标函数的建立
5.3 基于遗传算法的参数优化实例
5.3.1 遗传算法
5.3.2 结构参数优化实例
5.4 本章小结
6 新型3-R（P）RPS并联机构虚拟样机仿真与轨迹规划
6.1 并联机构虚拟样机的仿真流程
6.2 新型3-R（P）RPS并联机构虚拟样机建立
6.3 新型3-R（P）RPS并联机构虚拟样机仿真分析
6.3.1 机构沿X轴Z轴平移运动仿真
6.3.2 绕X轴和Z轴旋转运动的仿真
6.4 新型3-R（P）RPS并联机构的轨迹规划
6.4.1 轨迹规划
6.4.2 仿真研究
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 工作总结
7.2 研究展望
参考文献
附录A
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型具有闭环单元的高刚度冗余并联机构[J]. 赵福群,郭盛,曲海波. 机械工程学报. 2017(09)
[2]基于MATLAB和ADAMS的并联机器人的轨迹规划仿真研究[J]. 王瑞芳,刘林,邱继红. 机床与液压. 2014(21)
[3]基于虚拟样机技术的空间机器人系统的建模与仿真[J]. 徐文福,强文义,梁斌,李成. 机器人. 2005(03)
[4]并联机构闭环四杆结构研究[J]. 刘长增,汪劲松,王立平,朱煜,关立文. 机械设计与制造工程. 2002(06)
[5]3-RPS并联机构工作空间分析的球坐标搜索法[J]. 高峰,黄玉美,史文浩,彭中波,樊泽明,程祥. 西安理工大学学报. 2001(03)
[6]并联机器人研究现状[J]. 邱志成,谈大龙,赵明扬. 机械制造. 2000(04)
[7]VAMT1Y虚拟轴机床数控系统直线和圆弧插补仿真研究[J]. 王忠华,汪劲松,杨向东,魏永明. 中国机械工程. 1999(10)
[8]结构优化设计的现状与进展(续)[J]. 汪树玉,刘国华,包志仁. 基建优化. 1999(05)
[9]六自由度并联机器人的随机位姿误差分析[J]. 黄真,方跃法. 东北重型机械学院学报. 1989(03)
博士论文
[1]一类可重构并联机构的结构设计方法与运动学分析[D]. 叶伟.北京交通大学 2016
[2]变胞并联机构的结构设计方法与运动特性研究[D]. 张克涛.北京交通大学 2010
[3]并联机构奇异性分析及免奇异方法研究[D]. 郭瑞琴.同济大学 2007
本文编号：2992448
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2992448.html
