Stewart并联机构运动分辨率研究

发布时间：2017-07-31 17:02

  本文关键词：Stewart并联机构运动分辨率研究

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【摘要】：并联机构近年来一直是机构学和机器人范畴的研究热点。精度作为并联机构最重要的性能指标之一,而机构运动分辨率作为精度的一部分,目前国内外学者对运动分辨率的研究绝大部分将机构的系统误差作为误差源进行建模分析,考虑到随机误差建模分析的困难性以及不确定性,导致运动分辨率的研究尚不成熟,所以本文对并联机构运动分辨率进行展开研究。本文基于国内外学者对Stewart并联机构运动分辨率研究的基础上,考虑铰链间隙、铰链间的摩擦,对机构运动分辨率进行建模分析,旨在为以并联机构为构型的装置精度奠定理论基础以及在构件加工、制造等参数优化提供理论依据。针对Stewart并联机构,关于两大随机误差进行探究分析,主要的内容如下：1)基于并联机构理想运动的假设下,即排除影响机构运动分辨率的因素下,伺服系统输出的脉冲当量,即驱动系统分辨率,引起动平台的位姿变化量称为机构运动分辨率。利用MATLAB软件对并联机构沿空间坐标系各轴向的运动分辨率进行仿真,分析机构运动分辨率是否各向异性。在工作空间内,采用Newton-Raphson方法求出各点分辨率的变化情况,确定机构的目标工作空间。2)基于并联机构运动学理论,采用误差矢量环建模方法,针对铰链间隙变量,建立了机构运动分辨率关于铰链间隙变量的映射模型。3)基于Stewart并联机构运动分辨率关于铰链间隙变量映射模型基础上,采用Newton-Raphson方法正解求出动平台位姿,在整个非奇异工作空间中,基于灵敏度指标,利用MATLAB软件定量分析了铰链间隙的影响大小,并对各构件的参数优化奠定理论基础。4)基于并联机构动力学理论,采用牛顿-欧拉法,针对铰链间摩擦变量,建立了机构运动分辨率关于铰链摩擦变量的映射模型。5)基于Stewart并联机构运动分辨率关于铰链间隙变量映射模型基础上,采用Newton-Raphson方法正解求出动平台位姿,在整个非奇异工作空间中,利用MATLAB软件仿真求得摩擦变量对动平台的影响,即求出分辨率的最大值。在对影响摩擦变量的因素中,采用控制变量法,分别改变摩擦系数、工作负载、工作速度,利用Adams软件进一步分析出摩擦对分辨率的影响。
【关键词】：并联机构运动分辨率 驱动系统分辨率 铰链间隙 铰链摩擦
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 本课题研究的背景11-12
• 1.2 并联机构的发展与应用12-14
• 1.3 并联机构运动分辨率的研究现状14-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 第二章 运动学及影响运动分辨率的因素分析18-30
• 2.1 STEWART并联机构的结构原理18-19
• 2.2 动平台的位姿描述19-21
• 2.2.1 位置描述19-20
• 2.2.2 姿态描述20-21
• 2.2.3 位姿描述21
• 2.3 运动学模型分析21-24
• 2.3.1 运动学模型21-22
• 2.3.2 逆向位置分析22
• 2.3.3 正向位置分析22-24
• 2.4 影响运动分辨率的因素分析24-29
• 2.4.1 静误差源分析24-25
• 2.4.2 动误差源分析25-29
• 2.4.2.1 并联机构受热变形引起的误差25-26
• 2.4.2.2 并联机构受力变形引起的误差26-27
• 2.4.2.3 铰链间隙引起的误差27-28
• 2.4.2.4 摩擦引起的误差28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 关于驱动系统分辨率的机构运动分辨率分析30-41
• 3.1 一条支链的驱动系统分辨率30
• 3.2 关于驱动系统分辨率的模型30-32
• 3.3 结构参数和工作空间32-33
• 3.4 仿真分析33-40
• 3.4.1 机构运动分辨率分量33-36
• 3.4.2 目标工作空间36-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 关于铰链间隙的机构运动分辨率分析41-53
• 4.1 铰链间隙变量41-42
• 4.2 关于铰链间隙的模型42-44
• 4.2.1 一条支链的间隙模型42-43
• 4.2.2 动平台的分辨率模型43-44
• 4.3 灵敏度分析44-52
• 4.3.1 全局灵敏度分析44-50
• 4.3.2 局部灵敏度分析50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 关于铰链摩擦的机构运动分辨率分析53-80
• 5.1 摩擦特性和模型53-55
• 5.1.1 摩擦特性53-54
• 5.1.2 摩擦模型54-55
• 5.2 爬行机理55-57
• 5.3 关于铰链摩擦的机构运动分辨率建模57-62
• 5.3.1 一条支链的运动学58-59
• 5.3.2 驱动杆的加速度和惯性59-60
• 5.3.3 一条支链的动力学方程60-61
• 5.3.4 动平台的动力学方程61-62
• 5.4 仿真分析62-79
• 5.4.1 MATLAB仿真62-64
• 5.4.2 ADAMS仿真64-79
• 5.5 本章小结79-80
• 第六章 总结和展望80-82
• 6.1 本论文研究总结80-81
• 6.2 前景展望81-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-87
• 攻硕期间取得的研究成果87

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本文编号：600163