3-RPS角台并联机构卡当运动分析及计算机仿真
发布时间：2021-05-15 19:30
本文主要研究了新型的3-RPS角台并联机构的正反解位姿计算和卡当运动，对该运动的输入进行了轨迹规划，并用计算机对该机构的结构、位姿及运动进行了辅助设计和仿真，具体包括以下内容： 对机构的位姿反解进行了分析与计算，并对参数的可能取值进行了讨论。建立了机构的正解方程，由于并联机构的位姿正解比较难，因此采用数值分析方法中的牛顿迭代法进行求解。在保证一定精度的条件下，用该方法求得的位姿正解对于机器人的输入控制与轨迹规划有实际意义。 研究了该机构的卡当运动，分析了运动过程中的速度和速度瞬心的分布规律，并分析了卡当运动过程中各转角间及转角与顶点位置间的相互关系。对于可能出现的干涉，研究了改进型机构，以保证机构在0°～360°的角度内无干涉的运动，扩大了机构的运动空间范围，有利于实现空间的各种连续运动。对卡当运动输入杆件的伸长进行了轨迹规划，采用了多项式与混有抛物线的线性函数作为规划轨迹，研究了不同速度参数条件下的位移、速度、加速度的时间变化曲线，给出了最优曲线和最优速度，这对于机构卡当运动输入控制的实现和优化具有重要意义。 最后，在以上分析和计算的基础上开发了机构仿真软件，利用该...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
第1章 绪论
1.1 三自由度并联机器人研究
1.1.1 国内外研究状况
1.1.2 正反解计算的研究
1.1.3 运动空间的研究
1.1.4 轨迹规划的研究
1.2 对机器人进行计算机仿真的研究现状
1.3 本课题的意义和内容
1.3.1 课题研究的意义
1.3.2 课题研究的内容目标及方法
第2章 3-RPS角台机构的位姿反解与正解分析
2.1 3-RPS角台机构的结构简图及自由度计算
2.2 位姿反解方程的建立与求解
2.2.1 位姿反解方程的建立
2.2.2 结构约束
2.2.3 奇次变换矩阵各个参数的确定
2.3 位置正解方程的建立及其数值解法
2.3.1 一般RPS运动链对末端的约束
2.3.2 3-RPS角台机构的位置正解
2.3.3 牛顿迭代法的原理及步骤
2.3.4 角台顶点D的坐标求解
2.3.5 正解计算实例
2.4 本章小结
第3章 3-RPS角台机构的卡当运动研究
3.1 引言
3.2 卡当机构
3.3 3-RPS机构卡当运动分析
3.4 卡当运动速度瞬心分析
3.5 卡当运动角度关系分析
3.6 卡当运动干涉分析
3.6.1 机构干涉
3.6.2 避免干涉的方法
3.6.3 卡当机构的改进型
3.7 本章小结
第4章 机器人轨迹规划
4.1 基本思想
4.2 对0到90度1杆的杆长变化进行轨迹规划
4.2.1 用三次多项式进行轨迹规划
4.2.2 抛物线和线性函数轨迹规划
4.3 从0度到360度进行轨迹规划
4.3.1 用三次多项式运动轨迹规划
4.3.2 三次多项式运动轨迹规划实例
4.3.3 用带有取道点且混有抛物线的线性函数轨迹规划
4.3.4 用带有伪取道点且混有抛物线的线性函数轨迹规划
4.3.5 有伪取道点且混有抛物线的线性函数轨迹规划实例
4.4 本章小结
第5章 3-RPS角台运动仿真软件的设计
5.1 引言
5.2 有关内容介绍
5.2.1 OpenGL介绍
5.2.2 计算机辅助设计简介
5.2.3 编程软件简介
5.3 仿真程序的设计流程及实现
5.3.1 需求分析
5.3.2 总体设计过程及思想
5.3.3 每一模块的功能及其实现
5.3.4 模块化的扩充
5.3.5 类的说明及实现
5.3.6 动态仿真动画的实现
5.3.7 MatLab动态链接库的实现
5.3.8 具体功能及其设计与实现
5.4 仿真软件的功能及使用
5.5 运用该软件对机构进行分析
5.6 机构仿真曲线数据图及分析
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联机器人机构概述[J]. 文福安,杨光. 机械科学与技术. 2000(01)
[2]一种机器人轨迹规划的新方法[J]. 刘永超,黄玉美,王效岳,高峰,张广鹏. 机械科学与技术. 1999(06)
[3]并联机器人机构位置正解[J]. 文福安,梁崇高,廖启征. 中国机械工程. 1999(09)
[4]欠秩三自由度3-RPS三维卡当机构的工作空间分析[J]. 王晶,焦有晖,黄真. 机械传动. 1999(03)
[5]3-RPS控制位置用并联机器人机构的位置反解[J]. 孔宪文,黄真. 机械科学与技术. 1999(03)
[6]新型并联机床的操作空间分析[J]. 李兵,王知行,袁剑雄. 机械设计与研究. 1999(01)
[7]用连续法进行 6-SPS 并联机器人机构的位置正解[J]. 孔宪文,郑永志,陆卫杰. 机械科学与技术. 1998(06)
[8]并联杆系机床的结构分析与加工过程的计算机仿真[J]. 王知行,吴波,张嘉歆,李建生. 制造技术与机床. 1998(09)
[9]空间两弹簧系统的力逆解[J]. 孔宪文,杨廷力. 机械科学与技术. 1998(04)
[10]在复数域内进行平面机构的特殊位形分析[J]. 孔宪文,杨廷力. 机械科学与技术. 1998(03)
本文编号：3188205
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
第1章 绪论
1.1 三自由度并联机器人研究
1.1.1 国内外研究状况
1.1.2 正反解计算的研究
1.1.3 运动空间的研究
1.1.4 轨迹规划的研究
1.2 对机器人进行计算机仿真的研究现状
1.3 本课题的意义和内容
1.3.1 课题研究的意义
1.3.2 课题研究的内容目标及方法
第2章 3-RPS角台机构的位姿反解与正解分析
2.1 3-RPS角台机构的结构简图及自由度计算
2.2 位姿反解方程的建立与求解
2.2.1 位姿反解方程的建立
2.2.2 结构约束
2.2.3 奇次变换矩阵各个参数的确定
2.3 位置正解方程的建立及其数值解法
2.3.1 一般RPS运动链对末端的约束
2.3.2 3-RPS角台机构的位置正解
2.3.3 牛顿迭代法的原理及步骤
2.3.4 角台顶点D的坐标求解
2.3.5 正解计算实例
2.4 本章小结
第3章 3-RPS角台机构的卡当运动研究
3.1 引言
3.2 卡当机构
3.3 3-RPS机构卡当运动分析
3.4 卡当运动速度瞬心分析
3.5 卡当运动角度关系分析
3.6 卡当运动干涉分析
3.6.1 机构干涉
3.6.2 避免干涉的方法
3.6.3 卡当机构的改进型
3.7 本章小结
第4章 机器人轨迹规划
4.1 基本思想
4.2 对0到90度1杆的杆长变化进行轨迹规划
4.2.1 用三次多项式进行轨迹规划
4.2.2 抛物线和线性函数轨迹规划
4.3 从0度到360度进行轨迹规划
4.3.1 用三次多项式运动轨迹规划
4.3.2 三次多项式运动轨迹规划实例
4.3.3 用带有取道点且混有抛物线的线性函数轨迹规划
4.3.4 用带有伪取道点且混有抛物线的线性函数轨迹规划
4.3.5 有伪取道点且混有抛物线的线性函数轨迹规划实例
4.4 本章小结
第5章 3-RPS角台运动仿真软件的设计
5.1 引言
5.2 有关内容介绍
5.2.1 OpenGL介绍
5.2.2 计算机辅助设计简介
5.2.3 编程软件简介
5.3 仿真程序的设计流程及实现
5.3.1 需求分析
5.3.2 总体设计过程及思想
5.3.3 每一模块的功能及其实现
5.3.4 模块化的扩充
5.3.5 类的说明及实现
5.3.6 动态仿真动画的实现
5.3.7 MatLab动态链接库的实现
5.3.8 具体功能及其设计与实现
5.4 仿真软件的功能及使用
5.5 运用该软件对机构进行分析
5.6 机构仿真曲线数据图及分析
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联机器人机构概述[J]. 文福安,杨光. 机械科学与技术. 2000(01)
[2]一种机器人轨迹规划的新方法[J]. 刘永超,黄玉美,王效岳,高峰,张广鹏. 机械科学与技术. 1999(06)
[3]并联机器人机构位置正解[J]. 文福安,梁崇高,廖启征. 中国机械工程. 1999(09)
[4]欠秩三自由度3-RPS三维卡当机构的工作空间分析[J]. 王晶,焦有晖,黄真. 机械传动. 1999(03)
[5]3-RPS控制位置用并联机器人机构的位置反解[J]. 孔宪文,黄真. 机械科学与技术. 1999(03)
[6]新型并联机床的操作空间分析[J]. 李兵,王知行,袁剑雄. 机械设计与研究. 1999(01)
[7]用连续法进行 6-SPS 并联机器人机构的位置正解[J]. 孔宪文,郑永志,陆卫杰. 机械科学与技术. 1998(06)
[8]并联杆系机床的结构分析与加工过程的计算机仿真[J]. 王知行,吴波,张嘉歆,李建生. 制造技术与机床. 1998(09)
[9]空间两弹簧系统的力逆解[J]. 孔宪文,杨廷力. 机械科学与技术. 1998(04)
[10]在复数域内进行平面机构的特殊位形分析[J]. 孔宪文,杨廷力. 机械科学与技术. 1998(03)
本文编号：3188205
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