新型仿生柔顺铰链及其空间并联微定位平台研究

发布时间：2023-03-19 00:17

　　随着科学技术的飞速发展,在航天航空、微电子技术、生物工程、纳米科学等领域中,仪器和设备对微定位系统的要求越来越高,特别是对微定位平台的分辨率和运动行程两方面的要求。本文以一种空间柔顺并联机构微定位平台为原型,并以提高其运动行程为目的,将铁锤兰大行程柔顺关节作为研究的切入点设计一种新型仿生柔顺铰链用以替代原型平台中的柔顺铰链,并对平台展开了一系列研究。本文主要围绕以下四个方面进行研究:(1)新型仿生柔顺铰链的静力学分析与优化设计。应用仿生学原理对铁锤兰柔顺关节进行仿生设计,拟型出一种新型仿生弧形柔顺铰链,并分析了铰链的输入-输出位移特性;之后首先通过单变量优化法确定了铰链的弧形,结果表明弧形柔顺铰链比正圆形结构铰链位移能力更强;然后对铰链进行了多变量优化设计,得到了铰链的各尺寸参数。(2)基于仿生柔顺铰链的双平行四边形机构实验研究。通过搭建实验平台对压电陶瓷驱动器和双频激光干涉仪进行标定和准直,并将优化前后通过静力学仿真与实验测得结果进行对比分析,然后对误差产生的原因进行分析并提出改进意见。(3)基于仿生柔顺铰链的空间并联微定位平台设计与分析。以一种柔顺并联机构微定位平台为原型利用新型柔...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题研究意义
    1.3 仿生学简介
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 柔顺铰链研究现状
        1.4.2 柔顺机构研究现状
    1.5 课题的研究内容与章节安排
第二章 仿生柔顺铰链静力学分析与优化设计
    2.1 仿铁锤兰柔顺关节的柔顺铰链设计与分析
        2.1.1 基于铁锤兰柔顺关节的仿生学设计
        2.1.2 仿生柔顺铰链的模型分析
    2.2 仿生柔顺铰链优化设计
        2.2.1 仿生柔顺铰链单变量优化设计
        2.2.2 仿生柔顺铰链多变量优化设计
    2.3 本章小结
第三章 基于仿生柔顺铰链的双平行四边形机构实验研究
    3.1 实验系统
        3.1.1 实验系统组成
        3.1.2 实验仪器介绍
    3.2 实验过程
        3.2.1 实验系统搭建
        3.2.2 实验仪器的调试
    3.3 实验结果与分析
    3.4 本章小结
第四章 基于仿生柔顺铰链的空间并联微定位平台设计与分析
    4.1 空间柔顺并联机构微定位平台结构设计
    4.2 运动学分析
        4.2.1 自由度分析
        4.2.2 运动学正解
        4.2.3 雅克比矩阵
    4.3 平台仿真分析与优化
        4.3.1 静力学仿真分析
        4.3.2 基于响应面法的柔顺铰链优化设计
    4.4 本章小结
第五章 基于空间三自由度微定位平台的控制方法研究
    5.1 空间三自由度柔顺微定位平台控制系统研究
        5.1.1 平台PID控制器设计
        5.1.2 平台模糊PID自整定控制器设计
    5.2 平台控制系统仿真研究
    5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3764153