一种直线型三自由度并联机器人的研究
发布时间：2021-05-07 11:48
针对轻工行业纵深抓取的应用需求,在分析了传统三自由度并联机器人结构特点的基础上,本文提出一种新型直线型三自由度并联机器人。该构型机器人采用两个对称移动支链配合一个转动支链,代替传统三自由度并联机器人三个转动支链,以降低机器人结构分析的难度,增大机器人的工作空间,并对其运动学特性、动力学特性、轨迹规划、运动控制等方面进行深入分析与研究,完成该新构型机器人系统设计与研究。首先,对新型直线型三自由度并联机器人结构进行设计,并建立运动学模型。运用空间解析几何和矢量法推导出机器人运动学位置正解和逆解方程。基于运动学逆解模型,采用搜索算法求解出机器人可达工作空间,结果表明该机器人具有更大的工作空间。随后根据机器人雅克比矩阵,分析了机构典型的奇异位形,为后续轨迹规划避免奇异位置奠定理论基础。其次,基于运动学模型,采用拉格朗日方程法对机器人系统的动能和势能进行求解,推导出系统的拉格朗日函数,建立动力学模型。通过MATLAB软件验证了动力学模型的正确性,并分析了负载和机构参数与关节驱动力矩和力特性之间的关系,为机器人设计参数优化和后续轨迹规划提供了理论基础。再次,采用梯形速度、梯形加速度、修正梯形加速度...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外发展及应用现状
1.2.1 国外发展及应用现状
1.2.2 国内发展及应用现状
1.3 国内外研究现状
1.3.1 运动学特性研究现状
1.3.2 动力学特性研究现状
1.3.3 轨迹规划研究现状
1.3.4 控制策略研究现状
1.4 论文主要研究内容
第二章 直线型三自由度并联机器人运动学特性研究
2.1 引言
2.2 直线型三自由度并联机器人结构设计
2.3 运动学正逆解分析
2.3.1 运动学位置正解分析
2.3.2 运动学位置逆解分析
2.4 工作空间研究
2.4.1 约束条件
2.4.2 搜索算法
2.5 奇异性研究
2.5.1 雅克比矩阵
2.5.2 奇异分析
2.6 本章小结
第三章 直线型三自由度并联机器人动力学特性研究
3.1 引言
3.2 第二类拉格朗日方程
3.3 系统能量求解
3.3.1 系统动能求解
3.3.2 系统势能求解
3.4 动力学建模
3.5 数值仿真
3.6 本章小结
第四章 直线型三自由度并联机器人轨迹规划研究
4.1 引言
4.2 操作空间轨迹规划基本插补算法
4.2.1 直线插补算法
4.2.2 圆弧插补算法
4.2.3 机器人轨迹控制过程
4.3 运动规律选择
4.3.1 梯形速度运动规律
4.3.2 梯形加速度运动规律
4.3.3 修正梯形加速度运动规律
4.4 基于修正梯形加速度运动规律的轨迹规划
4.5 本章小结
第五章 直线型三自由度并联机器人运动控制研究
5.1 引言
5.2 伺服系统模型
5.2.1 伺服系统控制环数学模型
5.2.2 永磁同步电机数学模型
5.3 运动控制方法
5.3.1 PID控制
5.3.2 模糊PID控制
5.4 本章小结
主要结论与展望
主要结论
展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型3-PSS并联机器人动力学建模及仿真[J]. 胡如方,李庆,徐亮. 新乡学院学报. 2017(09)
[2]Tripod并联机器人运动学分析与样机实验[J]. 杨继东,万彪刚,高俊东,刘昆,胡敏,赵叶轮. 农业机械学报. 2016(10)
[3]三自由度Delta并联机械手轨迹规划方法[J]. 梅江平,臧家炜,乔正宇,刘松涛,宋涛. 机械工程学报. 2016(19)
[4]基于模糊PID对3-RPS并联机器人轨迹跟踪控制[J]. 李一龙,严智敏. 测试技术学报. 2016(01)
[5]基于Kane方程的3-TPT并联机构动力学研究[J]. 赵学洋,赵恒华,杨世彬,牟红平. 机械传动. 2016(01)
[6]一种2自由度高速并联机械手的轨迹规划方法[J]. 王喆,曾侠,刘松涛,宋涛,梅江平. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(07)
[7]三平移并联机器人正解解析法的研究[J]. 蒙运红,金逸,黄进. 舰船电子工程. 2015(10)
[8]基于拉格朗日乘子法的Delta并联机器人简化刚体动力学建模方法[J]. 王刚,刘延杰,吴明月,韩海军. 机械与电子. 2015(07)
[9]工业机器人的技术发展及其应用[J]. 骆敏舟,方健,赵江海. 机械制造与自动化. 2015(01)
[10]3-RPS并联机器人工作空间分析及参数研究[J]. 蒲志新,李艳梅,于英华. 机械传动. 2015(01)
硕士论文
[1]激光聚集小型三自由度并联机构分析及控制策略研究[D]. 王施相.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]三自由度并联机器人轨迹规划及其控制实现[D]. 熊永康.大连理工大学 2014
[3]一种高速拾取并联机器人的设计与实现[D]. 田涛.大连理工大学 2013
本文编号：3173339
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外发展及应用现状
1.2.1 国外发展及应用现状
1.2.2 国内发展及应用现状
1.3 国内外研究现状
1.3.1 运动学特性研究现状
1.3.2 动力学特性研究现状
1.3.3 轨迹规划研究现状
1.3.4 控制策略研究现状
1.4 论文主要研究内容
第二章 直线型三自由度并联机器人运动学特性研究
2.1 引言
2.2 直线型三自由度并联机器人结构设计
2.3 运动学正逆解分析
2.3.1 运动学位置正解分析
2.3.2 运动学位置逆解分析
2.4 工作空间研究
2.4.1 约束条件
2.4.2 搜索算法
2.5 奇异性研究
2.5.1 雅克比矩阵
2.5.2 奇异分析
2.6 本章小结
第三章 直线型三自由度并联机器人动力学特性研究
3.1 引言
3.2 第二类拉格朗日方程
3.3 系统能量求解
3.3.1 系统动能求解
3.3.2 系统势能求解
3.4 动力学建模
3.5 数值仿真
3.6 本章小结
第四章 直线型三自由度并联机器人轨迹规划研究
4.1 引言
4.2 操作空间轨迹规划基本插补算法
4.2.1 直线插补算法
4.2.2 圆弧插补算法
4.2.3 机器人轨迹控制过程
4.3 运动规律选择
4.3.1 梯形速度运动规律
4.3.2 梯形加速度运动规律
4.3.3 修正梯形加速度运动规律
4.4 基于修正梯形加速度运动规律的轨迹规划
4.5 本章小结
第五章 直线型三自由度并联机器人运动控制研究
5.1 引言
5.2 伺服系统模型
5.2.1 伺服系统控制环数学模型
5.2.2 永磁同步电机数学模型
5.3 运动控制方法
5.3.1 PID控制
5.3.2 模糊PID控制
5.4 本章小结
主要结论与展望
主要结论
展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型3-PSS并联机器人动力学建模及仿真[J]. 胡如方,李庆,徐亮. 新乡学院学报. 2017(09)
[2]Tripod并联机器人运动学分析与样机实验[J]. 杨继东,万彪刚,高俊东,刘昆,胡敏,赵叶轮. 农业机械学报. 2016(10)
[3]三自由度Delta并联机械手轨迹规划方法[J]. 梅江平,臧家炜,乔正宇,刘松涛,宋涛. 机械工程学报. 2016(19)
[4]基于模糊PID对3-RPS并联机器人轨迹跟踪控制[J]. 李一龙,严智敏. 测试技术学报. 2016(01)
[5]基于Kane方程的3-TPT并联机构动力学研究[J]. 赵学洋,赵恒华,杨世彬,牟红平. 机械传动. 2016(01)
[6]一种2自由度高速并联机械手的轨迹规划方法[J]. 王喆,曾侠,刘松涛,宋涛,梅江平. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(07)
[7]三平移并联机器人正解解析法的研究[J]. 蒙运红,金逸,黄进. 舰船电子工程. 2015(10)
[8]基于拉格朗日乘子法的Delta并联机器人简化刚体动力学建模方法[J]. 王刚,刘延杰,吴明月,韩海军. 机械与电子. 2015(07)
[9]工业机器人的技术发展及其应用[J]. 骆敏舟,方健,赵江海. 机械制造与自动化. 2015(01)
[10]3-RPS并联机器人工作空间分析及参数研究[J]. 蒲志新,李艳梅,于英华. 机械传动. 2015(01)
硕士论文
[1]激光聚集小型三自由度并联机构分析及控制策略研究[D]. 王施相.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]三自由度并联机器人轨迹规划及其控制实现[D]. 熊永康.大连理工大学 2014
[3]一种高速拾取并联机器人的设计与实现[D]. 田涛.大连理工大学 2013
本文编号：3173339
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