混合输入5R2P型平面并联机构的控制及其实验研究
发布时间：2021-07-21 17:52
混合输入机构作为可控机构的一种,与传统机构相比,混合输入机构通过引入一个或多个新的可控运动自由度来实现机器工作柔性,使其理论上可实现较低成本的、可编程的、大功率的冲压工艺过程,高精度地再现平面轨迹。本文以两自由度的混合输入平面七杆并联机构为对象,采用理论与实验研究相结合的办法,主要研究其在实现高速高精度控制过程所要解决的相关问题,包括轨迹规划、动力学初步分析、机构参数运动学标定、实验台系统设计及其实验研究。本文具体研究内容如下:1.分析了机构的运动学正解和逆解,并以此为基础理论,根据伺服电机性能指标求取机构末端的各输出范围;为了实现机构的可控性,提出了基于机构末端工作空间和伺服电机输出能力的轨迹规划方法,通过运动学反解求取伺服电机输入规律;针对混合输入机构功率分配的特点,即常速电机提供大部分功率,伺服电机起调节作用,提供小部分功率,以此为目标函数优化设计了末端轨迹。2.并联机构的动力学建模是其实现高速高精度的前提条件。本文将利用拉格朗日方法初步建立混合输入机构的动力学模型,通过数值计算仿真求取机构末端在受到外载荷的情况下两输入电机的真实运动规律。3.混合输入机构作为可控机构,其与机器人...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属压力机Fig.1-1Mechanicalpress
在金属成型加工领域，压力加工是一种广泛使用的加工方法。据统计，60品由压力成型加工而成。由于加工材料和工艺的不同，要求压力机的冲头具有的运动曲线。早期的压力机结构简单，仅由曲柄滑块机构如图 1-1，1-2，把电旋转运动变换为冲头的直线往复运动，并产生巨大的冲压力，把工件压力加工需要的型式。为了获得更为满意的冲压性能，出现了很多不同类型的压力机结可分为液压式和机械式两大类，前者运动柔性大，可编程，但制造和维护成本后者速度快，制造与维护成本低，但缺乏运动柔性。同时由于传统的金属压力出运动是确定的，因此不可能满足压力机多工艺的柔性运动要求。为适应这种由混合输入机构构成的混合输入压力机将可能满足这种柔性。也即由大功率普机和小功率伺服电机共同驱动一个两自由度的冲压机构进行冲压工作，以结合式和机械式压力机二者之长，避二者之短。这种新型压力机理论上可实现较低的、可编程的、大功率的冲压工艺过程
指标综合最优为目标的优化设计方法，仿真结果表明所获尺度的机构综合性能良好；（b）针对客户在定义冲压任务时，所提出的冲压性能要求往往不完备的特点，提出基于冲压空间多关键点的关节运动最优规划方法；（c）进行了原型样机（图1-3）的运动学实验研究，较好验证了冲压运动的可编程性。图 1-3 混合输入压力机Fig.1-3 Hybrid driven press周洪[26]提出以生成一组轨迹曲线时所需的最大 RTA 马达的输入功率最小为原则优化设计混合输入五杆机构。他首先对闭链五杆机构中传动角的极小与极大值进行了分析，提出了混合输入五杆机构的分类，每类机构需要满足不同的尺寸要求。接着分析每类五杆机构的轨迹柔性，得出每类五杆机构所能实现的轨迹曲线。对于他们进行动力学分析，利用 Lagrange 方程求解 RTA 马达所需的输入功率。机构设计的优化方法采用改进的遗传算法以保证所得机构解为全局最优解。
【参考文献】：
期刊论文
[1]机构学研究现状与发展趋势的思考[J]. 高峰. 机械工程学报. 2005(08)
[2]一种四自由度并联机构的误差分析及其标定补偿[J]. 刘红军,龚民,赵明扬. 机器人. 2005(01)
[3]高速并联机械手运动学标定方法[J]. 李占贤,黄田,赵学满,梅江平. 机械设计. 2005(01)
[4]Stewart平台机构标定的鸡尾酒法[J]. 刘文涛,唐德威,王知行. 机械工程学报. 2004(12)
[5]并联机床运动学标定研究综述[J]. 何小妹,丁洪生,付铁,孙厚芳. 机床与液压. 2004(10)
[6]基于牛顿—欧拉方法的6-PUS并联机构刚体动力学模型[J]. 孔令富,张世辉,肖文辉,李成元,黄真. 机器人. 2004(05)
[7]机器人六维力传感器静态标定研究[J]. 张晓辉. 自动化与仪表. 2004(03)
[8]并联机器人设计理论及其关键应用技术研究[J]. 高峰. 河北工业大学学报. 2004(02)
[9]基于Lagrange方程三自由度并联机构动力学研究[J]. 白志富,韩先国,陈五一. 北京航空航天大学学报. 2004(01)
[10]3-RSR并联机构的微分运动学及动力学分析[J]. 李剑锋,王新华,魏源迁,伍良生,吴光中. 北京工业大学学报. 2003(04)
硕士论文
[1]Stewart平台式六维力传感器静态标定的理论与实验研究[D]. 阎志伟.燕山大学 2004
[2]平面并联机械手转角空间和工作空间分析及轨迹规划[D]. 卢刘明.福州大学 2002
本文编号：3295495
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属压力机Fig.1-1Mechanicalpress
在金属成型加工领域，压力加工是一种广泛使用的加工方法。据统计，60品由压力成型加工而成。由于加工材料和工艺的不同，要求压力机的冲头具有的运动曲线。早期的压力机结构简单，仅由曲柄滑块机构如图 1-1，1-2，把电旋转运动变换为冲头的直线往复运动，并产生巨大的冲压力，把工件压力加工需要的型式。为了获得更为满意的冲压性能，出现了很多不同类型的压力机结可分为液压式和机械式两大类，前者运动柔性大，可编程，但制造和维护成本后者速度快，制造与维护成本低，但缺乏运动柔性。同时由于传统的金属压力出运动是确定的，因此不可能满足压力机多工艺的柔性运动要求。为适应这种由混合输入机构构成的混合输入压力机将可能满足这种柔性。也即由大功率普机和小功率伺服电机共同驱动一个两自由度的冲压机构进行冲压工作，以结合式和机械式压力机二者之长，避二者之短。这种新型压力机理论上可实现较低的、可编程的、大功率的冲压工艺过程
指标综合最优为目标的优化设计方法，仿真结果表明所获尺度的机构综合性能良好；（b）针对客户在定义冲压任务时，所提出的冲压性能要求往往不完备的特点，提出基于冲压空间多关键点的关节运动最优规划方法；（c）进行了原型样机（图1-3）的运动学实验研究，较好验证了冲压运动的可编程性。图 1-3 混合输入压力机Fig.1-3 Hybrid driven press周洪[26]提出以生成一组轨迹曲线时所需的最大 RTA 马达的输入功率最小为原则优化设计混合输入五杆机构。他首先对闭链五杆机构中传动角的极小与极大值进行了分析，提出了混合输入五杆机构的分类，每类机构需要满足不同的尺寸要求。接着分析每类五杆机构的轨迹柔性，得出每类五杆机构所能实现的轨迹曲线。对于他们进行动力学分析，利用 Lagrange 方程求解 RTA 马达所需的输入功率。机构设计的优化方法采用改进的遗传算法以保证所得机构解为全局最优解。
【参考文献】：
期刊论文
[1]机构学研究现状与发展趋势的思考[J]. 高峰. 机械工程学报. 2005(08)
[2]一种四自由度并联机构的误差分析及其标定补偿[J]. 刘红军,龚民,赵明扬. 机器人. 2005(01)
[3]高速并联机械手运动学标定方法[J]. 李占贤,黄田,赵学满,梅江平. 机械设计. 2005(01)
[4]Stewart平台机构标定的鸡尾酒法[J]. 刘文涛,唐德威,王知行. 机械工程学报. 2004(12)
[5]并联机床运动学标定研究综述[J]. 何小妹,丁洪生,付铁,孙厚芳. 机床与液压. 2004(10)
[6]基于牛顿—欧拉方法的6-PUS并联机构刚体动力学模型[J]. 孔令富,张世辉,肖文辉,李成元,黄真. 机器人. 2004(05)
[7]机器人六维力传感器静态标定研究[J]. 张晓辉. 自动化与仪表. 2004(03)
[8]并联机器人设计理论及其关键应用技术研究[J]. 高峰. 河北工业大学学报. 2004(02)
[9]基于Lagrange方程三自由度并联机构动力学研究[J]. 白志富,韩先国,陈五一. 北京航空航天大学学报. 2004(01)
[10]3-RSR并联机构的微分运动学及动力学分析[J]. 李剑锋,王新华,魏源迁,伍良生,吴光中. 北京工业大学学报. 2003(04)
硕士论文
[1]Stewart平台式六维力传感器静态标定的理论与实验研究[D]. 阎志伟.燕山大学 2004
[2]平面并联机械手转角空间和工作空间分析及轨迹规划[D]. 卢刘明.福州大学 2002
本文编号：3295495
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