一种超冗余可变胞并联机构的基础机构学分析
发布时间：2021-06-28 07:26
普通并联机构与生俱来的种种问题已经极大地影响到了其后续发展,研究人员发现采用冗余驱动不仅可以消除并联机构本身具有的奇异问题还提高了机构的灵活度、可操作度。考虑传统机构固定尺寸、固定自由度的设计已很难适应多变的工作要求,而机构的改进、创新一半是从自身的角度出发实现自我的革新,另一半则是从外部角度来看待未来的发展趋势,一机多型、一机多能、一机多用是非常符合未来的生产需求的设计思路。在这样的背景下,一款结合冗余特性及变胞特性的新机构由此诞生。3-PUPS机构是在普通并联机构3-UPS改进而来的,将固定平台改为可变尺度的变尺度平台,这样就可以在不同工况与用途中通过改变固定平台尺寸来达到改变自身性能的目的。将普通的万向副改进为变胞万向副,实现转动副与万向副的任意变换从而使机构的自由度多样化,所以该机构是具有变胞、冗余双重优点的冗余可变胞并联机构。首先,分析了机构的变胞特性,设计出的机构最多可变胞出32种构型,囊括了少自由、6自由度及冗余等不同种类的机构,而且就采用冗余及变胞的原因及实现方式详细的讨论,并在机构构型分析的基础上研制出了实验样机,深入地讨论了变胞变换性能及变尺度性能。其次,采用矢量法...
【文章来源】：河北科技师范学院河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一台机器人UnimateFig.1-1ThefirstrobotUnimate
构在变胞、变尺度、变活动度及冗余驱动为优化目标的设计，这样一来及可避免传统机构的定活动度、定尺寸的尴尬处境，又因为采用冗余驱动规避了奇异位姿又提高了承载能力。因此，对这种既具有变胞特性又具有冗余特性的机构的研究有深远的意义。1.2 并联机构研究现状1.2.1 国外并联机构研究现状美国万能自动化公司于 1961 年研制出的世界第一台机器人 Unimate,如图1-1 所示，标志工业机器人开始亮相历史舞台[16]。1965 年由 D.Stewart 研制了出了最早的仿真运动平台。美国 TEAM 公司凭借着拥有复杂振动试验系统及扭转疲劳试验系统的设计经验研制出了一种多轴电液振动台，图 1-3 为六自由度振动台。德国的 Daimler-Benz 公司制造的基于 6-6 型六自由度 Stewart 平台的超大型多媒体全真动态驾驶模拟器。
图 1-3 6 自由度震动平台Fig. 1-3 6 DOF of vibration platform图 1-4 汽车动态驾驶模拟器Fig. 1-4 Vehicle dynamic driving simulator并联机构凭借其动力性能好、荷比小、易控制等优点，迅速占领了市场，最为成功的当属 Delta 机构及其后续改进版本[17]，这类机构主要应用于食品的包装、捡拾等，如图 1-5 所示。ABB 公司于 1999 年研制了具有视觉系统的机器人，并成功应用于医药、食品等行业，如图 1-6 所示。图 1-5 Demaurex Delta 机器人构成的包装线图 1-6 ABB 公司的 IRB 340 Flex Picker
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型三自由度混合冗余驱动机构运动学研究[J]. 张启升,李瑞琴,梁晶晶. 中北大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]考虑关节摩擦的5-PSS/UPU并联机构动力学建模及耦合特性分析[J]. 李研彪,郑航,孙鹏,徐涛涛,王泽胜,秦宋阳. 机械工程学报. 2019(03)
[3]基于动力学的拟人肩关节动载协调分配优化研究[J]. 王林,李研彪,孙鹏,罗怡沁,徐梦茹,郑航. 机电工程. 2018(09)
[4]新型5自由度冗余混联机床的机构设计及运动学分析[J]. 郭晓南,薄瑞峰,张莹,李瑞琴. 机械设计与研究. 2018(04)
[5]空间三自由度串并混联腿机构动力学建模[J]. 王洪波,王晓芸,李珊珊,牛建业,崔培. 中国科技论文. 2018(10)
[6]轮毂打磨5-DOF机械臂动力学建模与驱动参数预估[J]. 荣誉,刘双勇,王洪斌,韩勇. 中国机械工程. 2018(04)
[7]一种打磨机械臂的静刚度建模与实验[J]. 曲梦可,王洪波,荣誉. 中国机械工程. 2017(20)
[8]轮腿混合机器人机械腿动力学建模与驱动预估[J]. 曲梦可,王洪波,荣誉. 兵工学报. 2017(08)
[9]5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床弹性动力学分析[J]. 周鑫,许允斗,姚建涛,郑魁敬,赵永生. 中国机械工程. 2016(09)
[10]一种新型四自由度并联机构的动力学分析与仿真[J]. 季晔,吴锐,张旦闻,孙娟. 机床与液压. 2016(03)
博士论文
[1]变胞变尺度轮腿混合四足机器人研究[D]. 曲梦可.燕山大学 2017
[2]并联变胞切割机构的构型综合与性能优化研究[D]. 刘秀莲.哈尔滨工程大学 2018
[3]基于并联机械腿的六足机器人分析与设计[D]. 荣誉.燕山大学 2015
[4]新型6-DOF串并混联拟人机械臂的性能分析与设计[D]. 李研彪.燕山大学 2009
[5]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]4-PRRU冗余驱动并联机构运动学分析及优化设计[D]. 戴波.浙江理工大学 2018
[2]并联变胞切割机构性能分析与尺寸参数优化设计[D]. 田飞鸿.哈尔滨工程大学 2017
[3]轮腿复合式救援机器人机构分析与仿真[D]. 王晓芸.燕山大学 2015
[4]TJU/KCL变胞四指灵巧手运动学建模与控制系统搭建[D]. 高志广.天津大学 2014
本文编号：3253892
【文章来源】：河北科技师范学院河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一台机器人UnimateFig.1-1ThefirstrobotUnimate
构在变胞、变尺度、变活动度及冗余驱动为优化目标的设计，这样一来及可避免传统机构的定活动度、定尺寸的尴尬处境，又因为采用冗余驱动规避了奇异位姿又提高了承载能力。因此，对这种既具有变胞特性又具有冗余特性的机构的研究有深远的意义。1.2 并联机构研究现状1.2.1 国外并联机构研究现状美国万能自动化公司于 1961 年研制出的世界第一台机器人 Unimate,如图1-1 所示，标志工业机器人开始亮相历史舞台[16]。1965 年由 D.Stewart 研制了出了最早的仿真运动平台。美国 TEAM 公司凭借着拥有复杂振动试验系统及扭转疲劳试验系统的设计经验研制出了一种多轴电液振动台，图 1-3 为六自由度振动台。德国的 Daimler-Benz 公司制造的基于 6-6 型六自由度 Stewart 平台的超大型多媒体全真动态驾驶模拟器。
图 1-3 6 自由度震动平台Fig. 1-3 6 DOF of vibration platform图 1-4 汽车动态驾驶模拟器Fig. 1-4 Vehicle dynamic driving simulator并联机构凭借其动力性能好、荷比小、易控制等优点，迅速占领了市场，最为成功的当属 Delta 机构及其后续改进版本[17]，这类机构主要应用于食品的包装、捡拾等，如图 1-5 所示。ABB 公司于 1999 年研制了具有视觉系统的机器人，并成功应用于医药、食品等行业，如图 1-6 所示。图 1-5 Demaurex Delta 机器人构成的包装线图 1-6 ABB 公司的 IRB 340 Flex Picker
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型三自由度混合冗余驱动机构运动学研究[J]. 张启升,李瑞琴,梁晶晶. 中北大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]考虑关节摩擦的5-PSS/UPU并联机构动力学建模及耦合特性分析[J]. 李研彪,郑航,孙鹏,徐涛涛,王泽胜,秦宋阳. 机械工程学报. 2019(03)
[3]基于动力学的拟人肩关节动载协调分配优化研究[J]. 王林,李研彪,孙鹏,罗怡沁,徐梦茹,郑航. 机电工程. 2018(09)
[4]新型5自由度冗余混联机床的机构设计及运动学分析[J]. 郭晓南,薄瑞峰,张莹,李瑞琴. 机械设计与研究. 2018(04)
[5]空间三自由度串并混联腿机构动力学建模[J]. 王洪波,王晓芸,李珊珊,牛建业,崔培. 中国科技论文. 2018(10)
[6]轮毂打磨5-DOF机械臂动力学建模与驱动参数预估[J]. 荣誉,刘双勇,王洪斌,韩勇. 中国机械工程. 2018(04)
[7]一种打磨机械臂的静刚度建模与实验[J]. 曲梦可,王洪波,荣誉. 中国机械工程. 2017(20)
[8]轮腿混合机器人机械腿动力学建模与驱动预估[J]. 曲梦可,王洪波,荣誉. 兵工学报. 2017(08)
[9]5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床弹性动力学分析[J]. 周鑫,许允斗,姚建涛,郑魁敬,赵永生. 中国机械工程. 2016(09)
[10]一种新型四自由度并联机构的动力学分析与仿真[J]. 季晔,吴锐,张旦闻,孙娟. 机床与液压. 2016(03)
博士论文
[1]变胞变尺度轮腿混合四足机器人研究[D]. 曲梦可.燕山大学 2017
[2]并联变胞切割机构的构型综合与性能优化研究[D]. 刘秀莲.哈尔滨工程大学 2018
[3]基于并联机械腿的六足机器人分析与设计[D]. 荣誉.燕山大学 2015
[4]新型6-DOF串并混联拟人机械臂的性能分析与设计[D]. 李研彪.燕山大学 2009
[5]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]4-PRRU冗余驱动并联机构运动学分析及优化设计[D]. 戴波.浙江理工大学 2018
[2]并联变胞切割机构性能分析与尺寸参数优化设计[D]. 田飞鸿.哈尔滨工程大学 2017
[3]轮腿复合式救援机器人机构分析与仿真[D]. 王晓芸.燕山大学 2015
[4]TJU/KCL变胞四指灵巧手运动学建模与控制系统搭建[D]. 高志广.天津大学 2014
本文编号：3253892
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