含两个冗余驱动的C形龙门并联机床的数控研究

发布时间：2020-06-01 12:04

【摘要】：随着对并联机构的不断探索,冗余驱动已被证实可以规避机构的奇异位形、增加工作空间的刚度和平稳性。为了进一步扩大和规整C形龙门并联机床的工作空间,提高机床对工件的加工适应性,本文在原机床的基础上增加了一个冗余驱动,由此开展了对含两个冗余驱动并联机床的研究,主要内容如下:首先对运动学和工作空间进行了分析。结合机床和直线模组的尺寸参数,推导了位置反解、位置正解方程及速度雅克比矩阵,给出了正解定解的方法。利用极限边界搜索法得到了冗余滑块位于不同位置时的工作空间,并分析了不同截面上的工作空间边界。其次研究确定了关节空间轨迹规划的方法。提出了传动角约束准则和灵巧度准则,根据机床的实际情况,对两个冗余驱动采取了不同的规划方法。MATLAB运动仿真结果验证了规划方法的可行性。然后分析了支链传动系统。将支链系统的负载转矩和转动惯量折算至伺服电机轴侧,建立了系统的运动方程。采用传递函数建立了支链控制系统的数学模型,并对系统的性能进行了分析。最后完成了电器及数控系统的配置。确定了平行支链和冗余滑块支链驱动电机的型号。根据本文的开放式数控系统,分析了数控主机、轴模块、I/O模块和电子手轮的型号数量、模块之间的连接方式,对机床整机进行了调试。分析了其他电器的配置方式。
【图文】：

１．１．２冗余驱动在并联机床中的应用逡逑目前，冗余驱动开始应用在并联机床上，并且已经制造出了冗余驱动并联机床的样逡逑机。图１．１为韩国汉城大学制造的ＥｄｉｐＳｅ［１（）］并联机床样机，其末端执行器的自由度为６，逡逑对应着８个输入关节，工作台可以实现９０度的旋转。由于Ｅｃｌｉｐｓｅ样机制造比较困难，逡逑于是ＥｃｌｉｐｓｅＩＩ［１Ｉ］型样机（图１．２）被开发出来。它有３个ＰＰＲＳ支链，每个支链都可以在逡逑固定的圆形导轨上发生移动。通过在被动关节上增加驱动器，工作空间的奇异位形得到逡逑有效消除，机床刚度也得到提升，末端执行器能够实现３６０度的转动。但是这种环形导逡逑轨的采用使得机床制造成本和装配难度都相应增加。逡逑近年来，汉城大学Ｉｎ等［１２］设计了一种可以实现高速定位的平面冗余驱动并联装置逡逑（图１．３），其自由度为３，输入为４个移动副，动平台可以绕自身Ｚ轴作１８０度的旋逡逑转，，冗余驱动的增加避开了奇异位形。图１．４为法国微智能机械和机器人实验室制造的逡逑ＡＲＣＨＩ机床［１３］

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本文编号：2691460