过约束五自由度混联机器人机构设计理论研究

发布时间：2021-03-09 17:15

　　具有两移动一转动自由度（2T1R）和两转动一移动自由度（2R1T）过约束并联机构,具有结构简单的特点,已成为少自由度并联机构中的研究重点。基于3自由度过约束并联机构所构造的过约束5自由度混联机器人,融合了串联机器人工作空间大、灵活性好以及并联机构刚度大、承载能力强的特点,被广泛应用于空间复杂曲面的零部件加工领域。本文针对航空航天、汽车、船舶等领域复杂曲面加工任务要求,开展过约束5自由度混联机器人机构设计及理论研究。主要研究内容如下:借助螺旋理论对组成少自由度并联机构的常用典型分支进行了约束分析,并按分支的平面与空间运动特点对其进行分类;在2R1T并联机构中,其中具有2条连续转轴的并联机构运动解耦性好,使其运动学模型简单,易于得到机构的运动学解析解,故对转动自由度转轴与分支结构约束的关系进行分析;对刚体绕2轴线连续转动的情况进行研究,旨在得到分支布置对运动副的影响。对综合出的2T1R平面并联机构3PRR进行结构改进,增设1条PRR分支,组成驱动冗余并联机构。为增加了机器人的可研究性,对机构动平台拆分设计,使其成为易于实现变胞机构的运动冗余平面并联机构,机构的变胞性有助于实现机构运动冗余和... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：166 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

复杂结构件

联机构新构型具有重要意义。1.2 机器人概述机器人是在近代工业应用领域中出现的一项高新技术，机器人随着社会发展，其应用范围日趋广泛。机器人凭借其高自动化、高智能化等优势，已成为当今社会不可或缺的单元。1.2.1 串联机器人最早的机器人以串联型机器人居多，如图 1-2 所示，主要是通过转动或者移动关节将多连杆进行连接组成开环机构形式[3,4]。根据不同的任务要求，串联机器人的种类和形态各异，平面串联机器人、空间串联机器人、单臂串联机器人以及双臂串联机器人等，但其共性为串联机器人具有结构简单、工作空间大、灵活性好的特点，已成为当今工业中最常见的工业机器人。

第 1 章 绪 论1.2.2 并联机构上世纪八十年代以来，随着应用领域的不断拓展，对工业机器人本体速度、刚度、动态特性等提出了更高的要求，机器人机构也由串联开环运动链拓展到结构更为复杂的并联多闭环运动链。并联机构[3,5-7]动平台和定平台之间由 2 条或多条分支相连，具有结构紧凑、刚度高、承载能力大等特点。实际中，世界上最早的空间并联机构概念机的应该领域为娱乐场所[8]和工业喷涂[9]，其机构简图分别如图 1-3 和图 1-4所示，但这 2 种设备未取得实际应用。

【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机五轴数控加工技术探索[J]. 杨金发,张积瑜,朱静宇,赵天杨,梁宏坤.  世界制造技术与装备市场. 2018(01)
[2]两转一移三自由度并联机构研究进展[J]. 李秦川,柴馨雪,陈巧红.  科学通报. 2017(14)
[3]Exe-Variant并联模块静刚度分析[J]. 陶兆胜,彭澎,赵艳芹.  农业机械学报. 2017(04)
[4]基于POC方法的少自由度无过约束并联机构构型综合[J]. 朱小蓉,宋月月,沈惠平,姚欣,孙晨,杨廷力.  农业机械学报. 2016(08)
[5]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)
[6]新型3T2R龙门式混联机床动力学模型[J]. 王书森,梅瑛,李瑞琴.  机械工程学报. 2016(15)
[7]一种无伴随运动的对称两转一移并联机构[J]. 陈子明,张扬,黄坤,黄真.  机械工程学报. 2016(03)
[8]1T2R3自由度并联机构拓扑结构综合[J]. 汪满新,黄田.  机械工程学报. 2015(17)
[9]基于Lamé曲线的Delta并联机器人拾放操作轨迹的优化与试验验证[J]. 解则晓,商大伟,任凭.  机械工程学报. 2015(01)
[10]并联机构中运动/力传递功率最大值的评价[J]. 陈祥,谢福贵,刘辛军.  机械工程学报. 2014(03)

博士论文
[1]可重构混联机械手模块TriVariant的设计理论与方法[D]. 李曚.天津大学 2005

硕士论文
[1]一种5自由度混联机构的性能分析与设计[D]. 吴伟峰.浙江理工大学 2015
[2]JDYP51型虚拟轴研抛机床可视化运动仿真的研究[D]. 王旭.吉林大学 2005



本文编号：3073182