六自由度摇摆台动力学仿真及优化

发布时间：2020-06-30 00:51

【摘要】： 六自由度摇摆台本质上是并联机构,基于Stewart平台原理,具有承载能力大、刚度高、精度高、系统动态响应快和累积误差小等特点,已在诸如机器人、飞行模拟器、新型机床、大射电望远镜、航空宇航器对接等领域获得了广泛应用,是近年来国内外研究的热点之一。为了实现六自由度摇摆台结构的优化设计、实时仿真和控制,对六自由度摇摆台运动学和动力学特性作全面的了解是很有必要的。本文主要对摇摆台进行运动学、动力学仿真分析,并运用动力学仿真对摇摆台结构进行优化。 首先,建立了摇摆台的三维简化装配实体模型,获得各关键零部件的质量、惯量和质心点位置等参数,并在多体动力学软件ADAMS中进行了运动学仿真,验证了摇摆台设计方案的正确性。 其次,应用矩阵分析和齐次坐标变换建立了摇摆台的运动学数学模型,从反运动学的角度分析了摇摆台的位置、速度和加速度的反解方程;分析了摇摆台的动力学问题,通过对摇摆台的驱动杆进行附加力和附加力矩计算,并利用达朗贝尔原理和虚功原理,建立了摇摆台的动力学方程。 最后,利用ADAMS软件对所建立的实体模型进行了动力学仿真,通过多次修改模型,分析了上铰点分布圆和分布角大小变化对摇摆台动力学性能的影响,通过分析对其进行了优化,并对优化后的模型进行了仿真,为摇摆台的控制、伺服电机的选型提供动力学参数。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH113
【图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文用，成为机器人以及医疗设备、机械点之一[6, 7]。泛的 Stewart 平台的经典机构公认由wart 与 Gough 和 Whitehall 等人[8-1 所示。Stewart 平台机构包括上、台和驱动杆之间使用六个球铰连接，六根驱动杆都可以独立地自由伸缩。平台可实现沿空间X、Y、Z轴的平移动，从而实现位置和姿态的变化。

图 1-2 Dunlop 轮胎测试机 图 1-3 Cappel 发明的飞行模拟器ig.1-2 Tire-testing machine for Dunlop Fig.1-3 Flight simulator invented by C3) 并联机床 并联机床结构简单，传动链极短，刚度大、质量轻，切，成本低，能加工复杂的三维曲面，因此并联机床在 20 世纪 90 年代内外六自由度并联机构的发展新方向。1994 年美国Giddings & Lew国芝加哥IMTS94 博览会上推出VARIAX 虚拟轴机床，引起广泛的关 年在德国汉诺威国际机床博览会(EMO97)和 1999 年巴黎国际机床博O99)上，德、美、英、日等国都有很多并联机床参展，如图 1-4，的分别是由Hexel和Mikromat公司提供的基于Stewart平台机构的切削[23]。

【引证文献】

相关硕士学位论文 前9条

1 温海营;六自由度坦克驾驶模拟器设计优化及其轨迹规划[D];大连理工大学;2011年

2 李磊;六自由度并联平台运动规律及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

3 赵军;6-DOF管道并联机器人及其虚拟样机技术[D];大庆石油学院;2008年

4 党田峰;液压六自由度并联机构虚拟样机研究[D];浙江大学;2008年

5 黄桓;六自由度并联机器人内分泌控制策略的研究[D];东华大学;2009年

6 刘全川;三自由度摇摆台方案设计与动力学分析[D];南京理工大学;2009年

7 刘首伟;基于VRML的Stewart平台结构干涉校核研究[D];大连海事大学;2010年

8 王锡铭;6-DOF管内并联机器人动力学性能研究[D];大庆石油学院;2010年

9 宋强;三自由度转台控制规律研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

本文编号：2734610