少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)基本型的分析與綜合.pdf

1、并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為一類(lèi)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，具有精度高、剛度大、速度快和承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。6自由度Stewart型并聯(lián)機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)行了相當(dāng)充分的研究，并在工程實(shí)際中得到了廣泛應(yīng)用。少自由度并聯(lián)機(jī)器人由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)便、造價(jià)低并能夠滿足許多少于6自由度應(yīng)用場(chǎng)合的要求，目前已經(jīng)成為機(jī)器人研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。本文以典型實(shí)用的3、4少自由度機(jī)器人為對(duì)象，參考國(guó)外并聯(lián)結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì)、優(yōu)選及運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究，進(jìn)行相應(yīng)的性能指標(biāo)的分析和設(shè)計(jì)，研究其工作空

2、間、軌跡規(guī)劃等問(wèn)題，尋找少自由度并聯(lián)機(jī)器人性能分析與設(shè)計(jì)的可行、實(shí)用方法，為提高并聯(lián)機(jī)器人的性能，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供理論依據(jù)，并結(jié)合機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)需要，進(jìn)行并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。 對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓?fù)漕?lèi)型綜合做了較為系統(tǒng)的研究。對(duì)對(duì)稱式平面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，采用傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)副替代方法，得到27種平面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)型。介紹了我國(guó)學(xué)者楊廷力提出的基于單開(kāi)鏈的并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)漕?lèi)型綜合方法，并運(yùn)用

3、該方法對(duì)空間3自由度和4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了拓?fù)漕?lèi)型的綜合，得到了很多有用的并聯(lián)機(jī)構(gòu)類(lèi)型，其中不乏具有弱耦合特性的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。 介紹了并聯(lián)機(jī)構(gòu)特征分析方法，包括基本運(yùn)動(dòng)鏈的判定，活動(dòng)度的類(lèi)型、機(jī)構(gòu)的耦合度?？偨Y(jié)、歸納學(xué)者們已經(jīng)提出的典型3、4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)類(lèi)型，對(duì)這些構(gòu)型進(jìn)行支鏈分析以及性能的定性分析與比較了解了它們的一些優(yōu)缺點(diǎn)，為選用這些機(jī)構(gòu)做了初步的工作。 總結(jié)了工程中對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基本功能要求，根據(jù)這些功能的要求歸納出

4、了對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)最優(yōu)類(lèi)型選擇的一般步驟。運(yùn)用這些步驟，就可以在已有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中進(jìn)行類(lèi)型的選擇，這為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。 對(duì)對(duì)稱形式平面3自由度、典型2T1R型的空間3自由度、典型1T3R空間4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了位置的正、逆分析、工作空間分析、奇異位形分析、速度分析、加速度分析。特別對(duì)平面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間進(jìn)行較為深入的分析，得到了并聯(lián)機(jī)構(gòu)在不同桿長(zhǎng)情況下工作空間的大小和形狀，知道了在滿足什么樣的桿長(zhǎng)情況下可以得

5、到較大的工作空間。 對(duì)平面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的過(guò)約束進(jìn)行了研究，分析了過(guò)約束的形成和計(jì)算方法。對(duì)平面并聯(lián)機(jī)器人的過(guò)約束進(jìn)行了計(jì)算，并討論了相應(yīng)無(wú)過(guò)約束自調(diào)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。建立了3-RRR的自調(diào)結(jié)構(gòu)仿真模型，設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)曲線，得到了自調(diào)結(jié)構(gòu)的自調(diào)位移曲線。 在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真方面，建立了三曲柄式的平面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)空間三維模型，并進(jìn)行了正向和逆向的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，得到了輸入輸出曲線。根據(jù)重慶大學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整體尺寸和工作空間要求，采