一种平面2自由度冗余并联机构的研究

发布时间：2020-10-11 02:38

　　 并联机构以其结构紧凑、精度高、刚度大、承载能力强等特点,在工业领域得到了广泛的应用,但其也存在一些缺点,如:工作空间小、奇异性等。为了克服奇异性,并联机构引入了冗余。 本文首先对平面2自由度冗余并联机构进行了运动学分析,包括运动学反解、正解、速度雅可比矩阵,在此基础上进行了轨迹规划仿真和运动控制实验。接着对并联机构各杆件尺寸参数进行无量纲化处理,系统地推导了平面2自由度冗余与非冗余并联机构的结构参数与工作空间的数学关系,绘制了两者基于无量纲几何参数的工作空间图谱,并对图谱进行了对比分析,说明了冗余对工作空间的影响。基于速度雅克比矩阵,分别研究了这两种机构的三类奇异性。推导了奇异曲线方程,绘出基于无量纲几何参数的奇异曲线图谱。通过对奇异曲线图谱的对比分析,说明了机构冗余对消除奇异性方面的有效作用。研究结果为这两种机构避免奇异性的路径规划提供了有益的参考。然后分别对平面2自由度非冗余并联机构和冗余并联机构的精度、灵巧度、刚度进行研究,详细分析了奇异性对并联机构性能的影响以及冗余对机构性能的提高作用,同时绘制了这两种机构的各项性能指标图谱。最后运用达朗伯原理和虚功原理,建立了平面2自由度冗余与非冗余并联机构的动力学模型,为力矩控制奠定了基础。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TH112
【文章目录】：
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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题概述
        1.1.1 选题来源
        1.1.2 选题的提出及意义
    1.2 文献综述
        1.2.1 并联机构的发展状况
        1.2.2 冗余并联机构的发展状况
    1.3 本文的主要工作
第二章 冗余并联机构的运动学分析
    2.1 引言
    2.2 冗余并联机构的运动学反解
    2.3 冗余并联机构的运动学正解
    2.4 冗余并联机构的速度雅可比矩阵
    2.5 轨迹规划仿真与逆运动学控制实验
        2.5.1 轨迹规划仿真
        2.5.2 逆运动学控制实验
    2.6 小结
第三章 参数化工作空间分析
    3.1 引言
    3.2 非冗余并联机构的工作空间
    3.3 冗余并联机构的工作空间
    3.4 对比研究
    3.5 小结
第四章 参数化奇异性研究
    4.1 引言
    4.2 非冗余与冗余并联机构的奇异曲线方程
    4.3 非冗余与冗余并联机构的奇异曲线图谱
    4.4 小结
第五章 冗余并联机构的性能分析
    5.1 引言
    5.2 冗余并联机构的精度分析
        5.2.1 非冗余并联机构的精度分析
        5.2.2 冗余并联机构的精度分析
    5.3 冗余并联机构的灵巧性分析
        5.3.1 非冗余并联机构的灵巧性分析
        5.3.2 冗余并联机构的灵巧性分析
    5.4 冗余并联机构的刚度分析
        5.4.1 非冗余并联机构的刚度分析
        5.4.2 冗余并联机构的刚度分析
    5.5 性能对比研究
    5.6 小结
第六章 冗余并联机构的动力学分析
    6.1 引言
    6.2 非冗余并联机构的动力学
    6.3 冗余并联机构的动力学
    6.4 对比研究
    6.5 小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
研究成果

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本文编号：2835928