柔索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)加工機(jī)器人的設(shè)計(jì)與特性研究.pdf

1、柔索機(jī)器人是為了適應(yīng)高精度和大空間工作要求而出現(xiàn)的一種新型機(jī)構(gòu)，采用柔性鋼索替代剛性桿件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，充分發(fā)揮柔索質(zhì)量輕、噪聲低、無需潤(rùn)滑、易于維護(hù)的特點(diǎn)，在減輕機(jī)器人質(zhì)量的同時(shí)減少了誤差疊加，大大提高了執(zhí)行終端的運(yùn)動(dòng)精度。柔索的伸長(zhǎng)和收縮的范圍大，可為執(zhí)行器提供更廣闊的工作空間。柔索獨(dú)特的物理特性，使柔索機(jī)器人同時(shí)兼具串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人的工作特點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外研究人員的矚目，并逐漸應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)

2、多自由度并聯(lián)加工機(jī)器人深入探索，以獲得可供實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)參數(shù)，具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　 設(shè)計(jì)出一種六自由度柔索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人，采用七根柔索以力閉合方式驅(qū)動(dòng)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，完成零部件設(shè)計(jì)與總體裝配；基于ANSYS有限元分析方法，建立了系統(tǒng)基座的有限元分析模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，得到固定位置下基座的應(yīng)力應(yīng)變特性，確定機(jī)器人穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)參數(shù)；完成動(dòng)力學(xué)模態(tài)分析，獲得系統(tǒng)前五階固有頻率，分析可知基座固有頻率位于30Hz到167

3、Hz之間，應(yīng)避免工作時(shí)引入頻率在該區(qū)間內(nèi)的振動(dòng)。
　　 以創(chuàng)新的思路將Newton法與Lagrange法相結(jié)合，建立了結(jié)構(gòu)清晰、高效精準(zhǔn)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，引入數(shù)值算例，利用MATLAB編程對(duì)其求解，獲得了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)逆解。研究結(jié)果表明，該方法可以簡(jiǎn)化編程求解過程，有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 基于柔索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在Simulink環(huán)境中對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模，并通過仿真對(duì)控制方案進(jìn)行驗(yàn)