文档介绍：燕山大学
硕士学位论文
一种平面驱动冗余机器人的优化设计及动力学研究
姓名:刘颖
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:黄真;张立杰
20060201
摘要结合拉格朗日方程和拉格朗日一达朗伯方程对平面二自由度驱动冗余讨论了两种典型的控制方法一控制和计算力矩控制,将其应用于由于冗余驱动可以改善并联机器人的性能,近几年得到了很多研究者的关注,但限于结构和驱动方式的复杂性,给机构分析和设计带来了难度,国内外在这个领域取得的研究成果并不多,因此对冗余驱动机构展开研究具有重要的理论和实际意义。本文以平面二自由度驱动冗余并联机器人机构为研究对象,进行机构优化设计、动力学分析及控制方法的研究,为该类机器人机构的设计及控制研究,提供理论依据。首先利用空间模型理论研究了平面二自由度驱动冗余并联机器人的机构尺寸与性能之间的关系,在空间模型内绘制了机器人的可达工作空间、灵巧度、承载能力、速度和刚度性能图谱,详细分析了全域性能指标值在空间模型内的分布规律。根据可达工作空间和全域性能图谱,研究了该并联机器人机构设计的基本原则,进行了尺寸参数优化,给出了机构的设计范例,并在此基础上,对机构的初始装配构型进行了优化,为设计者能够充分利用运动学性能设计机器人机构提供参考。并联机器人机构进行了动力学分析,建立了该机器人的动力学数学模型。利用软件的模块,对平面二自由度驱动冗余并联机器人进行了建模,规划了一组典型运动,通过仿真得到了驱动关节的运动状态,并且根据该并联机器人的动力学数学模型,通过编程运算,得到了驱动关节的力矩变化曲线。平面二自由度驱动冗余并联机器人,并绘制出了这两种算法的控制框图。关键词驱动冗余;并联机器人;性能图谱;优化设计;动力学;控制方法
黜芺琣。’’,燕山大学工学硕士学位论文豁,衐琤琒琣瑃,.琣、瑃甇.
;;;
日期:碲蜩弦日缘釜参日期:枷《,年阴副粗作者签名:朝颍日期:∥。辟捆燕山大学硕士学位论文原创性声明燕山大学硕士学位论文使用授权书不保密叼。本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文《一种平面驱动冗余机器人的优化设计及动力学研究》,是本人在导师指导下,在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知,论文中除己注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字《一种平面驱动冗余机器人的优化设计及动力学研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有,本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,可以公布论文的全部或部分内容。保密口,在年解密后适用本授权书。本学位论文属于朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭导师签名
第滦髀并联机器人概述随着科学技术的迅速发展,年美国就瞥隽说谝惶实用的工业机器人,自此,各种机器人或机械手被广泛应用于工业各部门以及服务、医疗、卫生、娱乐等许多领域,对人类的生活产生了深远的影响。它们可以替代人类劳动,完成各种精密、繁重、环境恶劣,甚至是危险的任务,并能够满足生产力进一步发展的要求,因而得到了很快的发展。串联机器人技术现在发展已经比较成熟,其特点是操作灵活、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,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,在其专利中提出了一种空间工业并联机构⋯,用于汽车的喷漆,如图所示;之后,攴⒚髁艘恢只诓⒘;⒚鞯恼庵只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【,如图所示,且把它命名为够騍机构,目前币殉晌2⒘;魅肆煊蛑惺褂米疃嗟拿手弧年,首次提出把六自由度并联机构作为机器人操作器状死A并联机器人研究的序幕。图牟⒘;⒘;“痵
④哥瘸予嚣童瓿霜采终隽葵它辊褐鹊谟麓脊褛器。等优点,可以与串联机器人在结构上和性能上彤成互补关系,可完成串联如船用摇摆台等;检测产品在模拟的反复冲击、振动下的运行可靠性;娱乐运动模数台。越佣饔钪娣纱目占涠越樱黄掉呐湎呱系某德职沧埃灰皆丶庸ぶ行牟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。与赞统敖数控毫睡藤耀毙,劳骥式魏工孛心续举缜妗⒔ú沉炊獭攴大、质熬轻、切翻效率高、成本低,特别是狠容易实现六轴联动,因而能与传统靛事联嘏器天相比,尽管莠联捉嚣久懿工嚎樟杳亓榛钋剖茇一定限制,但具有赢刚度、高承载能力、商动签