一种3-UPS/S球面并联机构的运动参数优化研究
发布时间：2024-03-19 03:29
按照结构划分可将机器人分成三类，其中球面结构机器人作为三大分支之一，有着重要的应用前景和开发价值，备受国内外学者关注。而3-UPS/S移动驱动球面并联机构，又作为球面3自由度并联机构中以移动副作为驱动关节的优选构型，可将其应用为舰船稳定平台的执行机构，本文以3-UPS/S球面并联机构为研究对象展开研究，主要内容如下： 建立了3-UPS/S球面并联机构姿态正、反解模型、速度和加速度模型，并基于设计空间理论，建立了该机构的设计空间。 借助3-UPS/S球面并联机构姿态反解模型，综合考虑运动副转角范围和连杆干涉等运动学约束条件，采用计算机编程搜索的方法求解了该机构实际工作空间。定义了衡量机构动平台的自转能力和偏转能力的性能指标，并在设计空间内绘制了相应指标的性能图谱，对机构的自转能力和偏转能力进行了分析。 基于Jacobian矩阵代数法，分析了3-UPS/S球面并联机构的奇异位形，定义了机构规避奇异能力的性能评价指标，并在设计空间内绘制了相应的性能图谱，对机构规避奇异的能力进行了分析。 基于速度、承载力、刚度性能对该机构进行了优质工作空间分析，并在设计空间内绘制了相应的性能图谱，对其在设计空...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 并联机构的起源
1.2 并联机构的应用
1.2.1 运动模拟器
1.2.2 并联机床
1.2.3 微动机器人
1.2.4 力传感器
1.3 3-UPS/S球面并联机构的研究现状
1.4 性能指标的研究现状
1.5 论文选题的意义和研究内容
第2章 3-UPS/S球面并联机构运动学分析
2.1 引言
2.2 姿态反解模型
2.3 姿态正解模型
2.3.1 数值正解模型
2.3.2 Groebner基法正解模型
2.4 速度模型
2.5 加速度模型
2.6 数值算例
2.7 本章小结
第3章 3-UPS/S球面并联机构工作空间分析
3.1 引言
3.2 移动驱动3-UPS/S球面并联机构设计空间
3.3 工作空间分析
3.3.1 影响因素
3.3.2 求解方法
3.3.3 表达方式
3.3.4 求解结果
3.4 动平台自转能力分析
3.4.1 对称自转能力分析
3.4.2 非对称自转能力分析
3.5 动平台偏转能力分析
3.6 本章小结
第4章 3-UPS/S球面并联机构奇异位形分析
4.1 引言
4.2 奇异位形的判别方法
4.2.1 Jacobian代数法
4.2.2 线几何法
4.2.3 奇异的运动学法
4.3 奇异位形求解
4.4 动平台规避奇异能力分析
4.5 本章小结
第5章 基于速度、力、刚度性能的优质工作空间分析
5.1 引言
5.2 拉格朗日方程
5.3 基于速度性能的优质工作空间分析
5.4 基于承载力性能的优质工作空间分析
5.5 基于刚度性能的优质工作空间分析
5.6 本章小结
第6章 3-UPS/S球面并联机构的优化设计
6.1 引言
6.2 优化设计方法
6.3 同时考虑自转角和偏转角的尺寸优化设计
6.4 自转角和偏转角图谱叠加优质工作空间图谱的尺寸优化设计
6.5 单独考虑偏转角的尺寸优化设计
6.6 偏转角图谱叠加优质工作空间图谱的尺寸优化设计
6.7 尺寸参数的选取
6.8 本章小结
第7章 3-UPS/S球面并联机构动力学分析及仿真
7.1 引言
7.2 基于KANE方法的动力学分析
7.2.1 Kane方法简介
7.2.2 速度分析
7.2.3 加速度分析
7.2.4 偏速度和偏角速度分析
7.2.5 广义主动力和广义惯性力
7.2.6 动力学方程的建立
7.2.7 数值算例
7.3 基于ADAMS的虚拟样机仿真
7.3.1 虚拟样机技术
7.3.2 虚拟样机的Pro/E建模
7.3.3 虚拟样机的ADAMS建模
7.3.4 虚拟样机的运动学仿真
7.3.5 虚拟样机的动力学仿真
7.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3932256
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 并联机构的起源
1.2 并联机构的应用
1.2.1 运动模拟器
1.2.2 并联机床
1.2.3 微动机器人
1.2.4 力传感器
1.3 3-UPS/S球面并联机构的研究现状
1.4 性能指标的研究现状
1.5 论文选题的意义和研究内容
第2章 3-UPS/S球面并联机构运动学分析
2.1 引言
2.2 姿态反解模型
2.3 姿态正解模型
2.3.1 数值正解模型
2.3.2 Groebner基法正解模型
2.4 速度模型
2.5 加速度模型
2.6 数值算例
2.7 本章小结
第3章 3-UPS/S球面并联机构工作空间分析
3.1 引言
3.2 移动驱动3-UPS/S球面并联机构设计空间
3.3 工作空间分析
3.3.1 影响因素
3.3.2 求解方法
3.3.3 表达方式
3.3.4 求解结果
3.4 动平台自转能力分析
3.4.1 对称自转能力分析
3.4.2 非对称自转能力分析
3.5 动平台偏转能力分析
3.6 本章小结
第4章 3-UPS/S球面并联机构奇异位形分析
4.1 引言
4.2 奇异位形的判别方法
4.2.1 Jacobian代数法
4.2.2 线几何法
4.2.3 奇异的运动学法
4.3 奇异位形求解
4.4 动平台规避奇异能力分析
4.5 本章小结
第5章 基于速度、力、刚度性能的优质工作空间分析
5.1 引言
5.2 拉格朗日方程
5.3 基于速度性能的优质工作空间分析
5.4 基于承载力性能的优质工作空间分析
5.5 基于刚度性能的优质工作空间分析
5.6 本章小结
第6章 3-UPS/S球面并联机构的优化设计
6.1 引言
6.2 优化设计方法
6.3 同时考虑自转角和偏转角的尺寸优化设计
6.4 自转角和偏转角图谱叠加优质工作空间图谱的尺寸优化设计
6.5 单独考虑偏转角的尺寸优化设计
6.6 偏转角图谱叠加优质工作空间图谱的尺寸优化设计
6.7 尺寸参数的选取
6.8 本章小结
第7章 3-UPS/S球面并联机构动力学分析及仿真
7.1 引言
7.2 基于KANE方法的动力学分析
7.2.1 Kane方法简介
7.2.2 速度分析
7.2.3 加速度分析
7.2.4 偏速度和偏角速度分析
7.2.5 广义主动力和广义惯性力
7.2.6 动力学方程的建立
7.2.7 数值算例
7.3 基于ADAMS的虚拟样机仿真
7.3.1 虚拟样机技术
7.3.2 虚拟样机的Pro/E建模
7.3.3 虚拟样机的ADAMS建模
7.3.4 虚拟样机的运动学仿真
7.3.5 虚拟样机的动力学仿真
7.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3932256
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