面向高速拾放操作的大工作空間并聯(lián)機(jī)器人研究.pdf

1、自動(dòng)化生產(chǎn)線上需要大量應(yīng)用到高速拾放操作。目前,應(yīng)用于此類操作的經(jīng)典機(jī)器人有串聯(lián)機(jī)器人SCARA,并聯(lián)機(jī)器人Delta、Par4等。由于具有高速、高加速的特點(diǎn),并聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用已占據(jù)市場的主導(dǎo)地位。但是,傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)器人工作空間受限的缺點(diǎn)是不能被忽視的。將并聯(lián)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)同軸布置的方法,可以使得機(jī)器人工作空間遍布基座周圍,增大工作空間。這對(duì)完成大跨度的拾放操作提供了保證。本文提出了一款新型的擁有驅(qū)動(dòng)同軸式結(jié)構(gòu)的平面并聯(lián)機(jī)器人。它的目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)

2、域是自動(dòng)化生產(chǎn)線上的高速拾放操作。
　　本文對(duì)這款新型并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了研究,并提出了一種針對(duì)高速拾放操作的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。首先介紹了這款新型并聯(lián)機(jī)器人的構(gòu)型方法,并運(yùn)用微分流形的方法證明了它是一款三自由度的平面運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人。在建立數(shù)學(xué)模型之后,利用閉環(huán)方程對(duì)機(jī)器人的正反向運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了求解。通過對(duì)機(jī)器人的反向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,獲得了工作空間的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)表達(dá)式。接著,利用速度矢量方程獲得了包含幾何特征的運(yùn)動(dòng)學(xué)雅可比矩陣,進(jìn)而完成了奇異性的分析

3、。然后,通過對(duì)動(dòng)能方程的變形提取出了機(jī)器人的質(zhì)量矩陣,以估算機(jī)器人的加速度。研究高速拾放操作可以發(fā)現(xiàn),速度和加速度是保證操作順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。高速度能夠保證拾放過程的快速進(jìn)行,高加速度可以縮短機(jī)器人在加減速過程中所消耗的時(shí)間。本文在最后提出了以速度和加速度為約束條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。在運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化上，通過速度的要求獲得了機(jī)器人各桿件的長度尺寸。動(dòng)力學(xué)優(yōu)化建立在對(duì)加速度的約束上，最終獲得了機(jī)器人各桿件的截面尺寸。通過這種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法所獲得的