绳索牵引式并联3D打印机器人的研究
发布时间：2022-01-06 20:27
作为智能制造时代的一种新兴快速成型技术,3D打印技术得到越来越广泛的应用。目前3D打印机普遍采用串联式和并联式机构作为执行机构,比较适合于小尺寸、高精度模型的打印,但并不适合打印体积较大,但精度要求较低的模型。本文为了增加3D打印机的工作空间,研制了以6绳索6自由度绳索牵引式并联机构作为执行机构的绳索牵引式并联3D打印机器人,并开发了基于stm32的下位机控制系统和基于windows的上位机控制系统,搭建了3D打印机器人实验平台。由于绳索会在自重的作用下产生下垂,本文针对绳索牵引式并联3D打印机器人,分别在将绳索当做直线和悬链线模型时基于闭环矢量法和微元法建立了机器人的运动学模型,并基于拉格朗日法建立了机器人的动力学模型。最后的仿真结果表明,对于小跨度的绳索牵引式并联3D打印机器人,悬链线模型和直线模型的绳索长度几乎没有差别,此时可以直接采用绳索直线模型进行运动控制,从而降低控制过程的复杂性,而对于大跨度绳索牵引式并联3D打印机器人,绳索弯曲下垂较大,则必须将绳索当做悬链线模型分析。绳索牵引式并联3D打印机器人打印头的工作空间与运动性能和其结构息息相关,本文设计了绳索顺序连接和交叉连接...
【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】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1串联式3D打印机
联式 3D 打印机，串联传动链运动惯性大，刚度较低，误差累计现逐渐不能适应 3D 打印高精度和高速的要求，与此相反，并联 3D 打质量较轻，因此惯性较低，结构对称，承载能力强，因此相比于串联构能够很好的适应 3D 打印的要求，因此并联结构是未来 3D 打印机但是，受限于铰链的运动范围，并联式 3D 打印机的打印空间有限对大型模型的打印要求，因此提高并联式 3D 打印机的工作空间成串联 3D 打印机相对于并联 3D 打印机，能够提供较大的工作空间，空间的提高，其传动链运动惯性，误差累计现象也越加严重，并且本也急剧增加。文研究了使用绳索牵引式并联机构作为 3D 打印机的执行机构，其，并且由于绳索的伸缩范围远大于铰链的运动范围，其工作空间也联 3D 打印机。由于绳索的成本可以忽略不计，其经济型也优于大3D 打印机。同时可模块化的绳索牵引式并联机器人 ReelAx6 已经被 1-9），如将其设计思想用于绳索牵引式并联 3D 打印机可以形成工印要求变化的可重构 3D 打印机，这一点也是串联 3D 打印机无法实
上海交通大学硕士学位论文1.1.2 绳索并联机器人步入 21 世纪以来，机器人在人类的生产生活中发挥着越来越重要的作用，解放了人们的双手，提高了制造业，农业，甚至是服务业的工作效率，改变了们的生产生活方式。在 1954 年，世界上第一个能够被电子编程的机器人机械臂George Devol 发明[6]，自此之后，适用于各种工作的机器人便被设计出来，帮助类完成各种各样的工作。据统计，在电子电气产品、汽车和其他运输设备等已现大部分自动化的制造业领域，约有 85%的工作可以被机器人代劳，这说明机器人行业不仅现在得到了广泛的应用，而且未来的发展潜力不可限量[7]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬臂式3D打印机器人运动分析与打印实验（英文）[J]. 韩兴国,崔立秀,王为庆,陈海军,殷国富. 机床与液压. 2017(18)
[2]基于Simotion的金属复合3D打印机控制系统的设计与实现[J]. 夏伟,张李超,熊海洋. 机电工程. 2016(02)
[3]3D打印技术在建筑工程建设中的实践[J]. 黄小江,赖斯艺,郑钊杰,彭伟标. 价值工程. 2015(36)
[4]3D打印颠覆性创新应用及商业模式研究[J]. 苏秦,杨阳. 科技进步与对策. 2016(01)
[5]直角坐标系3D打印主要机械结构的设计分析[J]. 许向宏. 广东印刷. 2015(03)
[6]机器人替代人工渐成全球趋势将影响制造业发展[J]. 政协天地. 2015(Z1)
[7]3D打印技术的市场应用及发展前景分析[J]. 孙建明,童泽平,殷志平. 现代商贸工业. 2014(18)
[8]绳驱动并联机器人绳索拉力及工作空间求解方法研究[J]. 桑秀凤,陈笋,陈柏,耿令波,吴洪涛. 应用科技. 2014(04)
[9]6自由度绳索驱动并联机器人力封闭工作空间的快速求解方法[J]. 欧阳波,尚伟伟. 机械工程学报. 2013(15)
[10]基于SLS的快速树脂模具技术研究[J]. 尚晓峰,杨申波. 工具技术. 2012(11)
博士论文
[1]柔索牵引并联机器人力学分析及稳定性评价[D]. 刘鹏.西安电子科技大学 2015
[2]基于组合模型的非线性预测控制算法及其应用研究[D]. 杨剑锋.浙江大学 2007
[3]非线性预测控制快速算法的研究与应用[D]. 陈薇.中国科学技术大学 2007
[4]大射电望远望悬索式馈源支撑系统的运动规划、动态检测与控制[D]. 王文利.西安电子科技大学 2001
硕士论文
[1]基于逆向工程及3D打印技术的误差分析应用研究[D]. 邵毅翔.华东理工大学 2017
[2]绳索牵引并联机器人的点到点轨迹规划与动力学控制[D]. 张文佳.中国科学技术大学 2016
[3]基于解耦并联机构的3D打印机结构设计与研究[D]. 李晓帆.燕山大学 2016
[4]绳索牵引并联机器人的动力学建模与控制研究[D]. 颜玉娇.中国科学技术大学 2015
[5]基于安卓平台的模块机器人控制设计[D]. 李政.北京邮电大学 2015
[6]并联机器人运动误差分析与补偿方法研究[D]. 田培涛.燕山大学 2012
[7]基于神经网络的非线性预测控制研究及其应用[D]. 陈建华.华北电力大学（北京） 2007
[8]神经网络在非线性预测控制中的应用研究[D]. 李睿.西安理工大学 2005
本文编号：3573115
【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】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1串联式3D打印机
联式 3D 打印机，串联传动链运动惯性大，刚度较低，误差累计现逐渐不能适应 3D 打印高精度和高速的要求，与此相反，并联 3D 打质量较轻，因此惯性较低，结构对称，承载能力强，因此相比于串联构能够很好的适应 3D 打印的要求，因此并联结构是未来 3D 打印机但是，受限于铰链的运动范围，并联式 3D 打印机的打印空间有限对大型模型的打印要求，因此提高并联式 3D 打印机的工作空间成串联 3D 打印机相对于并联 3D 打印机，能够提供较大的工作空间，空间的提高，其传动链运动惯性，误差累计现象也越加严重，并且本也急剧增加。文研究了使用绳索牵引式并联机构作为 3D 打印机的执行机构，其，并且由于绳索的伸缩范围远大于铰链的运动范围，其工作空间也联 3D 打印机。由于绳索的成本可以忽略不计，其经济型也优于大3D 打印机。同时可模块化的绳索牵引式并联机器人 ReelAx6 已经被 1-9），如将其设计思想用于绳索牵引式并联 3D 打印机可以形成工印要求变化的可重构 3D 打印机，这一点也是串联 3D 打印机无法实
上海交通大学硕士学位论文1.1.2 绳索并联机器人步入 21 世纪以来，机器人在人类的生产生活中发挥着越来越重要的作用，解放了人们的双手，提高了制造业，农业，甚至是服务业的工作效率，改变了们的生产生活方式。在 1954 年，世界上第一个能够被电子编程的机器人机械臂George Devol 发明[6]，自此之后，适用于各种工作的机器人便被设计出来，帮助类完成各种各样的工作。据统计，在电子电气产品、汽车和其他运输设备等已现大部分自动化的制造业领域，约有 85%的工作可以被机器人代劳，这说明机器人行业不仅现在得到了广泛的应用，而且未来的发展潜力不可限量[7]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬臂式3D打印机器人运动分析与打印实验（英文）[J]. 韩兴国,崔立秀,王为庆,陈海军,殷国富. 机床与液压. 2017(18)
[2]基于Simotion的金属复合3D打印机控制系统的设计与实现[J]. 夏伟,张李超,熊海洋. 机电工程. 2016(02)
[3]3D打印技术在建筑工程建设中的实践[J]. 黄小江,赖斯艺,郑钊杰,彭伟标. 价值工程. 2015(36)
[4]3D打印颠覆性创新应用及商业模式研究[J]. 苏秦,杨阳. 科技进步与对策. 2016(01)
[5]直角坐标系3D打印主要机械结构的设计分析[J]. 许向宏. 广东印刷. 2015(03)
[6]机器人替代人工渐成全球趋势将影响制造业发展[J]. 政协天地. 2015(Z1)
[7]3D打印技术的市场应用及发展前景分析[J]. 孙建明,童泽平,殷志平. 现代商贸工业. 2014(18)
[8]绳驱动并联机器人绳索拉力及工作空间求解方法研究[J]. 桑秀凤,陈笋,陈柏,耿令波,吴洪涛. 应用科技. 2014(04)
[9]6自由度绳索驱动并联机器人力封闭工作空间的快速求解方法[J]. 欧阳波,尚伟伟. 机械工程学报. 2013(15)
[10]基于SLS的快速树脂模具技术研究[J]. 尚晓峰,杨申波. 工具技术. 2012(11)
博士论文
[1]柔索牵引并联机器人力学分析及稳定性评价[D]. 刘鹏.西安电子科技大学 2015
[2]基于组合模型的非线性预测控制算法及其应用研究[D]. 杨剑锋.浙江大学 2007
[3]非线性预测控制快速算法的研究与应用[D]. 陈薇.中国科学技术大学 2007
[4]大射电望远望悬索式馈源支撑系统的运动规划、动态检测与控制[D]. 王文利.西安电子科技大学 2001
硕士论文
[1]基于逆向工程及3D打印技术的误差分析应用研究[D]. 邵毅翔.华东理工大学 2017
[2]绳索牵引并联机器人的点到点轨迹规划与动力学控制[D]. 张文佳.中国科学技术大学 2016
[3]基于解耦并联机构的3D打印机结构设计与研究[D]. 李晓帆.燕山大学 2016
[4]绳索牵引并联机器人的动力学建模与控制研究[D]. 颜玉娇.中国科学技术大学 2015
[5]基于安卓平台的模块机器人控制设计[D]. 李政.北京邮电大学 2015
[6]并联机器人运动误差分析与补偿方法研究[D]. 田培涛.燕山大学 2012
[7]基于神经网络的非线性预测控制研究及其应用[D]. 陈建华.华北电力大学（北京） 2007
[8]神经网络在非线性预测控制中的应用研究[D]. 李睿.西安理工大学 2005
本文编号：3573115
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3573115.html
