一种广义2-PRS/2-PSS并联机器人的设计及分析

发布时间：2024-03-16 17:54

　　并联机器人因其具有刚度大、精度高、承载能力强等优点,已在工业机器人、医疗机器人、并联机床等行业得到广泛应用,并成为机构学和机器人领域研究的热点之一。本课题在国家自然科学基金(50905055)资助下,对一种广义2-PRS/2-PSS并联机器人进行了设计及分析,主要研究工作和取得成果可概括为以下方面:提出了一种具有两移动两转动四自由度的2-PRS/2-PSS并联机器人。该机构有静平台、动平台以及连接两平台的四条分支运动链组成,其中四条分支运动链的主动移动副轴线与静平台的夹角为变量。首先构造了该并联机器人的结构简图和三维CAD模型,以便于机构的分析。然后根据方位特征集理论分析了该并联机构的运动输出特性;基于矢量法对其运动学进行分析,推导出机构的位置和姿态的正、逆解,进而推导出其速度和加速度方程;最后,算例仿真验证了理论推导的正确性。根据该并联机器人的特点,定义了两种工作空间:位置工作空间和姿态工作空间。工作空间分析主要考虑了杆长约束,转动副和球副所带来的影响。采用逐点比较法并结合Matlab软件对其两种工作空间进行了绘制,详细的讨论了导轨的倾角和机构的结构参数对两种工作空间的影响。从奇异性...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 并联机构的历史发展
    1.2 并联机构的特点和应用
        1.2.1 并联机构的特点
        1.2.2 并联机构的应用
    1.3 少自由度并联机器人的分类
        1.3.1 三自由度并联机构
        1.3.2 四自由度并联机构
        1.3.3 五自由度并联机构
    1.4 并联机构的研究现状
        1.4.1 型综合
        1.4.2 运动学分析
        1.4.3 动力学分析
        1.4.4 工作空间
        1.4.5 运动性能分析
    1.5 本课题研究的意义
    1.6 本课题研究的内容
第2章 2-PRS/2-PSS并联机器人运动学分析
    2.1 引言
    2.2 2-PRS/2-PSS机器人自由度分析
        2.2.1 2-PRS/2-PSS机器人构型描述
        2.2.2 自由度计算
        2.2.3 机构的输出特性分析
    2.3 逆运动学分析
        2.3.1 位姿逆解分析
        2.3.2 速度分析
        2.3.3 加速度分析
    2.4 位姿正解
    2.5 运动学算例仿真
        2.5.1 数值仿真
        2.5.2 虚拟样机仿真
        2.5.3 位置正解数值算例
    2.6 本章小结
第3章 2-PRS/2-PSS并联机器人工作空间分析
    3.1 引言
    3.2 影响工作空间的因素
        3.2.1 连杆杆长限制
        3.2.2 运动副转角限制
        3.2.3 连杆间的相互干涉
    3.3 工作空间分析
        3.3.1 位置工作空间求解
        3.3.2 姿态工作空间求解
        3.3.3 数值算例
    3.4 结构参数和导轨倾角对机器人工作空间的影响
        3.4.1 结构参数和导轨倾角对机器人位置工作空间的影响
        3.4.2 结构参数和导轨倾角对机器人姿态工作空间的影响
    3.5 本章小结
第4章 2-PRS/2-PSS并联机器人运动性能分析
    4.1 引言
    4.2 奇异性分析
        4.2.1 逆运动学奇异
        4.2.2 正运动学奇异
        4.2.3 混合奇异
    4.3 灵巧性分析
        4.3.1 速度雅可比矩阵
        4.3.2 性能指标
        4.3.3 算例分析
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3929911