三自由度并联体感机构参数化设计与性能仿真技术研究

发布时间：2017-10-25 10:22

  本文关键词：三自由度并联体感机构参数化设计与性能仿真技术研究

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【摘要】：并联体感机构能有效的模拟人体运动的感觉，广泛应用于飞行器模拟、列车驾驶模拟、汽车驾驶模拟、各种场景模拟和各种体感游戏中。本文以能实现上下颠簸、前后俯仰、左右侧倾的三自由度并联体感机构为研究对象，采用并联结构的形式研究三自由度体感机构的参数化与性能仿真技术，，主要研究内容如下： (1)三自由度并联体感机构的铰链布置建模。通过移动副、转动副和球面副进行构型研究，从各种构型形式的组合形成的三自由度并联体感机构中，选取其中典型的应用广泛的3-SPR、3-RPS、2-SPR+1-RPS、2-RPS+1-SPR进行铰链布局建模，分析各种铰链布局形式下的上下颠簸、前后俯仰、左右侧倾运动的可靠性。 (2)三自由度并联体感机构的运动学与动力学分析。基于Jacobian矩阵和Hessian矩阵对选取的三自由度并联体感机构进行位移、速度、加速度分析和建模，对选取的三自由度体感机构进行受力分析，为后续的三自由度并联体感机构的性能仿真提供理论和方法基础。 (3)三自由度并联体感机构的参数化设计。对于选取典型的三自由度并联体感机构进行组成结构分解和各组成部分设计参数提取，基于OpenGL图形平台采用Visual C++6.0进行三自由度并联体感机构的参数化建模，为后续的三自由度并联体感机构的性能仿真提供模型修改的基础。 (4)三自由度并联体感机构的性能仿真与应用验证。基于运动学和动力学分析获得的三自由度并联体感机构的输出性能，设计各种输出性能参数的计算流程，结合参数化迭代修改仿真输出符合要求的三自由度并联体感机构，据此进行三自由度并联体感机构输入动力源参数计算，对基于三自由度并联体感机构参数化软件基础上开发的性能仿真软件进行对比验证和实际应用验证。
【关键词】：并联体感机构 运动学 动力学 铰链布局 参数化 性能仿真
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 图表清单8-10
• 注释表10-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题的研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 三自由度并联机构研究现状11-15
• 1.2.2 并联机构参数化设计技术研究现状15
• 1.2.3 性能仿真技术的研究现状15-16
• 1.3 研究的必要性和重要性16-17
• 1.4 本论文研究的目标和内容17-18
• 第二章 三自由度并联体感机构的铰链布局建模与分析18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 支链设计18-19
• 2.3 铰链布局建模19-21
• 2.4 并联体感机构的自由度计算21
• 2.5 典型并联体感机构的铰链布局分析21-28
• 2.5.1 3-SPR 机构和 3-RPS 机构的布局分析21-25
• 2.5.2 2-SPR+1-RPS 机构和 2-RPS+1-SPR 机构的布局分析25-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 三自由度体感机构的运动学与动力学分析29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 并联体感机构的运动学分析29-39
• 3.2.1 并联体感机构的位移分析29-32
• 3.2.2 Jacobian 矩阵及速度分析32-35
• 3.2.3 Hessian 矩阵及加速度分析35-37
• 3.2.4 3-SPR 机构的运动学分析37-39
• 3.3 并联体感机构的动力学分析39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 基于 OpenGL 的并联体感机构参数化设计42-49
• 4.1 引言42
• 4.2 OPENGL 的概述42
• 4.3 OPENGL 的工作流程42-43
• 4.4 三自由度并联体感机构的参数化设计方法43-45
• 4.4.1 参数化设计流程43-44
• 4.4.2 三自由度体感机构参数化建模与设计参数提取44-45
• 4.5 三自由度并联体感机构参数化设计软件开发45-46
• 4.6 参数化应用实例46-48
• 4.7 本章小结48-49
• 第五章 三自由度并联体感机构性能仿真及应用验证49-64
• 5.1 引言49
• 5.2 三自由度并联体感机构的性能仿真49-53
• 5.2.1 性能仿真的内容49
• 5.2.2 性能仿真软件的设计49-53
• 5.2.3 性能仿真软件的实现53
• 5.3 性能仿真软件的验证53-59
• 5.4 应用实例59-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 全文总结64-65
• 6.2 全文工作展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文70

【参考文献】

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本文编号：1093287