文档介绍：摘要结合拉格朗日方程和拉格朗日一达朗伯方程对球面哂嗲球面⒘;魅司哂薪峁辜虻ァ⒖刂品奖愫驮旒鄣偷忍氐悖有着重要的应用前景和开发价值。由于冗余驱动可以改善并联机器人的性能,所以球面哂嗲⒘;魅丝梢愿玫赝瓿汕蛎并联机器人的工作任务。本文以球面哂嗲⒘;魅嘶刮Q究对象,进行了运动学优化设计和动力学分析。本文首先对球面哂嗲⒘;魅私性硕Х治觯莼构约束方程,建立了逆向雅可比矩阵;,对机构奇异位形进行分类,推导了奇异发生的数学判别条件。利用设计空间,研究了机器人机构的工作空间面积、灵巧度、承载能力、速度和刚度等全域性能指标,在此基础上提出百分位性能指标的概念,,对机构尺寸参数进行优化,并给出了几个优化设计实例。:并联机器入机构进行动力学分析,建立该机器人的动力学数学模型。编写球面哂嗲⒘;魅四嫦蚨ρХ抡嬖硕绦颍婊了一组典型运动,得到驱动关节的运动状态,同时根据该并联机器人的动力学数学模型,得到驱动关节的力矩变化曲线。,最后以F教ǎ曰菇性硕Х抡妗关键词冗余驱动;呵蛎婊魅耍徊⒘;梗黄嬉煳恍危话俜治恍能指标;优化设计;动力学分析‘
甌瑃籗;燕山大学工学硕士学位论文琣甋瑃琣..,,,’’..籔籓;,琹甀..;籗Ⅱ,’
一第滦髀并联机器人及其应用为了满足现代工业超精密、超高速、激光和细微加工及柔性制造的需要【浚蔽A寺闳嗣巧钣槔值男枰#魅思际跤υ硕业玫搅很好的发展。机器人的出现充分体现人类的创造力,是人类智慧的结晶。机器人可以从结构上分为串联机器人和并联机器人.。串联机构的特点是操作灵活、工作空间大、响应速度快,但同时也存在着承载能力差、刚度低、累计误差大等缺点。并联机构虽然存在着制造难度高、工作空间不大和灵活性不足等缺点,但也具备很多优点,如动态性能好、精度较高,刚性好、承载能力强。并联机器人往往采用对称式结构,其各向同性好。人们发现串联机构和并联机构具有互补的特点。因此,并联机器人的研究引起了世界各国学者的普遍关注。年,谄专利中提出了一种空间工业并联机构【浚糜谄档呐缙幔缤所示。之后,攴⒚髁艘恢只诓⒘;沟牧杂啥嚷痔ゼ觳庾爸【。年,状味訥发明的这种机构进行了机构学意义上的研究,并将其推广应用为飞行模拟器的运动装置【浚缤所示,这就是著名的教ā辏琀状翁岢霭蚜杂啥炔⒘;棺为机器人操作器【,之后众多学者对此机构作了研究,取得了许多成果。牟⒘;⒘;图—疭·
经过多年的不断改进和发展,演变出许多不同运动学原理和结构的空间并联机构,并在许多科学研究和工业领域获得了广泛应用。并联机器人机构目前主要的应用范围为如下几个方面【:嗽鼗档脑硕D馄靼ǚ尚性毖盗纺D馄鳎谐怠⑻箍撕图驶模拟器;赛车模拟系统;赛马赛手的培训;工程模拟器,如船用摇摆台等;娱乐运动模拟台。如;国际公司研制的妥酆戏行训练装置,如图所示,就是采用并联机构作为运动实现主体。业机器入教ɑ刮4淼牟⒘W9构惴河τ糜诠ひ怠如:汽车装配线上的车轮安装、短距离重物搬运,甚至宇宙飞船的空间对接。同样,杂啥炔⒘;魅艘灿凶鸥庸惴旱墓ひ涤猛尽@纾鹗洛桑工学院子世纪年代提出的⒘;魅恕辏鹗公司利用⒘;魅讼群罂7⒘薖甈狿狿蚉认盗胁贰:罄矗鸬銩集团公司和日本日立精机公司利用⒘;箍7⒘薋型、腿放机器人,以及最近几年推出的新一代秃虲虳并联机器人。目前,这些机器人已经广泛用于化妆品、食品和药品的包装和电子产品的装配。再如瑞典开发和生产的盗胁⒘;魅耍ü⒘T硕痛燕山大学工学硕士学位论文图隑飞行模拟器—’
运动的综合,实现坐标联动。.可用于汽车装配自动线,完成加工、装配、焊接等工序;也可用于大功率机床,完成铣削、钻削和磨削工作。接没魅瞬⒘;魅俗鑫N⒍木芟低吃谝窖Х矫嬉丫了实际的应用,而且展示出其优越性。例如,医院中的假肢接骨。煳耐毒祌并联机构扩大了天文望远镜的应用领域,它可以很好地按地球转动或天体的运动速度和方位跟踪所观察的天体。墒踊ゾ踝爸么ゾ踝爸每梢韵蚴褂谜咛峁┧ǖ脑硕土的反馈信息,让使用者能够感觉到器械的当前状态。可以用于外科手术、放射或化学环境远距离操纵,计算机辅助艺术雕刻等。掌ρ匝槌凳褂貌⒘;沟目掌ρ匝槌悼赡芸朔传统风洞的一些缺点。德国柏林高等技术学院研制出采用并联机构的空气动力学试验车;丶庸ぶ行牟⒘;魅嗽诠ひ瞪系囊桓鲋匾5挠τ镁褪强捎于各类铣床、磨床、钻床、电焊机或切割机,;即作为六自由度数控加工中心。与传统的数控机床相比,并联式加工中心结构简单、传动链短、刚度大、质量轻、切削效率高、成本低,特别是很容易实现六轴联动,因而能加工复杂的三维曲面。国际学术界和工程界对这种新型数控装备的工程应用前景和市场潜力极为乐观,纷纷投入大量人力和物力竞相开发,并从九十年代初以来相继推