3自由度Delta并联机构的特性分析与运动仿真

发布时间：2017-07-20 05:02

  本文关键词：3自由度Delta并联机构的特性分析与运动仿真

  更多相关文章： Delta并联机构 特征矩阵 工作空间 运动可靠性

【摘要】：并联机构机器人有着串联机器人所不具备的优点,3自由度并联机器人是并联机器人家族中重要的组成部分,而Delta并联机器人又以其速度高、刚度大、精度高、有较大的工作空间等优点,在工业、医疗等领域正发挥着不可估量的作用,也日益受到人们的关注。本文以3自由度Delta并联机器人为研究对象,针对该机构的特征矩阵、工作空间、运动可靠度等特性进行研究并完成了运动仿真。 并联机构的构型与各部分的运动输出是并联机构的基本特性。本文通过研究组成并联机构的运动副与杆件,分析出Delta机构的构型特性。首先求得并联机构其中一条支链(单开链)的特征矩阵,然后通过并联定理合成各支链的运动,最终求得并联机构的整体特征矩阵。 工作空间既是衡量并联机器人好坏的重要标准,也是并联机构的重要特性。根据Delta并联机构的构型特性,建立三维坐标系,通过研究机构输入输出的关系,建立约束方程并求得雅克比矩阵。优化了Bosch公司研制的包装生产线上的delta并联机器人的尺寸参数。通过曲面包络原理求得并联机构的工作空间。分析了优化前后尺寸参数对并联机构工作空间的影响。 运动可靠度不仅是衡量机构运动精度高低的标准。而且是机构优化设计和误差补偿的基础。运动可靠度也是Delta并联机构的重要特性。本文建立了包含机构尺寸误差、转动副间隙误差和驱动误差的机构位置误差计算模型,解得机构的运动可靠度。通过算例分析找到影响机构运动可靠性的关键因素。 最后对Delta并联机构进行了运动仿真。依照机构构型的特性,采用三维建模软件SolidWorks对并联机构进行了各个零件的建模与装配。通过建立SolidWorks与Matlab/SimLink的接口将并联机构的实体模型导入到Matlab中。得到在Matlab/Simlink环境下的连线模块模型。进行运动仿真,并通过仿真直观的得到并联机构的正解与反解。且通过对机构正解的分析,验证本文对Delta并联机构特性研究的成果。
【关键词】：Delta并联机构 特征矩阵 工作空间 运动可靠性
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112;TP242
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 并联机构的发展与研究现状10-15
• 1.1.1 并联机构的起源10
• 1.1.2 并联机构的国内外发展现状10-12
• 1.1.3 并联机构的详细介绍12-13
• 1.1.4 并联机器人的主要研究问题13-15
• 1.2 Delta并联机构的研究现状及前景15-16
• 1.3 本文研究的主要内容16-18
• 第2章 求解Delta并联机构的特征矩阵18-30
• 2.1 概述18
• 2.2 运动副的表示形式18-20
• 2.2.1 基本运动副18-19
• 2.2.2 复杂运动副的简单表达形式19-20
• 2.3 运动支链的构成及符号描述20-21
• 2.4 并联定理21-24
• 2.5 Delta并联机构的特征矩阵24-29
• 2.5.1 运动支链的特征矩阵24-26
• 2.5.2 并联机构的特征矩阵26
• 2.5.3 特征矩阵的求解26-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 Delta并联机构的工作空间分析30-40
• 3.1 概述30-31
• 3.1.1 并联机器人工作空间定义30
• 3.1.2 工作空间分类30-31
• 3.2 影响工作空间的因素31-32
• 3.3 优化Delta并联机构的尺寸参数32-35
• 3.3.1 Delta并联机构的约束方程的建立32-33
• 3.3.2 Delta并联机构的雅克比条件数33-35
• 3.3.3 求解最优尺寸参数35
• 3.4 Delta并联机构的工作空间35-38
• 3.4.1 运动支链(单开链)空间边界35-36
• 3.4.2 求解Delta并联机构的工作空间36-38
• 3.5 尺寸优化前后的工作空间对比38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 Delta并联机构运动可靠度分析40-48
• 4.1 概述40-42
• 4.1.1 可靠度的研究意义40-42
• 4.2 并联机构的误差42-44
• 4.2.1 Delta并联机构的尺寸误差42
• 4.2.2 Delta并联机构转动副间隙误差42-43
• 4.2.3 Delta并联机构的驱动误差43-44
• 4.3 运动可靠性44-45
• 4.4 求解Delta并联机构运动可靠性45-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 Delta并联机构的运动仿真48-59
• 5.1 概述48
• 5.1.1 机器人位置正解与逆解48
• 5.2 模型的建立48-53
• 5.3 仿真法和仿真结果53-58
• 5.3.1 仿真的基本原理和方法53-54
• 5.3.2 位置反解54-55
• 5.3.3 位置正解55-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第6章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 作者简介66-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贺小帆,刘文s，

本文编号：566311