一种新型4-RPTR并联机构的运动学分析及仿真研究

发布时间：2020-06-21 04:57

【摘要】：空间少自由度并联机器人机构和传统的六自由度并联机器人机构相比,具有结构简单,设计、制造和控制的成本都相对较低的特点。特别是具有分支完全相同的、结构对称、具有各向同性的对称少自由度并联机构更具应用潜力。但少自由度并联机构的研究进展很不平衡,其中二、三自由度并联机构的研究基本成熟,而四、五自由度并联机构的研究较复杂仍处于起步阶段,在一定程度上限制了该类并联机器人的发展和应用。 本文以 4-RPTR 四自由度并联机构为研究对象,进行机构的运动学分析。该机构能实现空间的三维移动和绕 Z 轴的转动,是一种很有应用前途的少自由度机构。 论文首先分析了机构的自由度和输入的合理性,针对机构的几何特点,建立了机构的约束方程,运用连续法对该机构的位置进行了求解,并进行了数值验证。 其次针对机构位置正解仅仅给出数据不直观的缺点,利用应用软件VB、AutoCAD、Matlab 混合编程,解决了机构位置正解可视化的问题,使设计者在很短的时间内就可以再现对应正解的机构位置简图。 利用机构的数学模型,运用解析法对机构的可达工作空间进行了分析,并绘制了特定尺寸下的工作空间的形状,给出了对应的工作空间的体积和截面面积数值。又根据机构的雅克比矩阵,对机构的奇异位形进行了分析。 运用虚拟机构法建立了机构的雅克比矩阵,并以此建立了机构的速度方程,绘制了在动平台匀速运动的情况下,机构的输入速度的变化规律曲线。 最后以 ADAMS 为平台,对机构进行了运动学仿真。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH112.1
【图文】：

从而掀起了国内外研究并联机器人的热潮[5][6]。.1 国内并联机器人的研究现状国内最早从事并联机器人基础性理论研究的是黄真教授和粱崇高教1991 年，燕山大学研制出我国第一台并联机器人样机如图 1-1 所示，此基础上作了很多理论研究。尤其是螺旋理论在研究机器人方面的应为突出，一个旋量可以表示空间机构的一组对偶矢量，如可以同时表量的方向和其作用线的位置；表示刚体运动学中的线速度和角速度；刚体力学中的力和力偶，这对于研究空间并联机构是很方便的，黄成把螺旋理论应用到并联机构的自由度计算上，从而解决了并联机构的度计算问题，并运用螺旋理论对并联机构的合理性进行判别，还成功究了 3-RPS 并联机构的动平台的瞬时运动。1997 年，清华大学和天

从而掀起了国内外研究并联机器人的热潮[5][6]。.1 国内并联机器人的研究现状国内最早从事并联机器人基础性理论研究的是黄真教授和粱崇高教1991 年，燕山大学研制出我国第一台并联机器人样机如图 1-1 所示，此基础上作了很多理论研究。尤其是螺旋理论在研究机器人方面的应为突出，一个旋量可以表示空间机构的一组对偶矢量，如可以同时表量的方向和其作用线的位置；表示刚体运动学中的线速度和角速度；刚体力学中的力和力偶，这对于研究空间并联机构是很方便的，黄成把螺旋理论应用到并联机构的自由度计算上，从而解决了并联机构的度计算问题，并运用螺旋理论对并联机构的合理性进行判别，还成功究了 3-RPS 并联机构的动平台的瞬时运动。1997 年，清华大学和天

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本文编号：2723548