可調(diào)機(jī)構(gòu)的綜合、分析及仿真.pdf

1、可調(diào)機(jī)構(gòu)是隨著機(jī)構(gòu)學(xué)不斷發(fā)展而產(chǎn)生的一類創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，是傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)與現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)相比，可調(diào)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是具有一定的柔性，能有效地完成多任務(wù)，其靈活性介于傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)和機(jī)器人之間。與機(jī)器人相比，可調(diào)機(jī)構(gòu)具有可靠性高、精度好、易操作和維護(hù)、能耗少、成本低廉等優(yōu)點。本文對可調(diào)機(jī)構(gòu)相關(guān)理論進(jìn)行了研究，涉及可調(diào)機(jī)構(gòu)的綜合、平面閉鏈機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動力學(xué)建模、基于虛擬樣機(jī)進(jìn)行新型并聯(lián)機(jī)床的研究等。 引入進(jìn)化計

2、算實現(xiàn)了多任務(wù)可調(diào)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化綜合，有效地解決了傳統(tǒng)優(yōu)化方法易陷入局部最優(yōu)解的問題。為了提高算法的尋優(yōu)性能，對進(jìn)化計算進(jìn)行改進(jìn)，提出一種根據(jù)個體適應(yīng)度自適應(yīng)性調(diào)節(jié)變異率和變異量的方法。以平面四桿機(jī)構(gòu)的剛體導(dǎo)引綜合和平面六桿機(jī)構(gòu)的函數(shù)綜合為例闡述了這一方法。 提出了基于構(gòu)件子模型建立桿長和慣性參數(shù)可變的平面閉鏈機(jī)構(gòu)動力學(xué)解析模型的方法，并基于子動力學(xué)模型構(gòu)造了動力學(xué)并行算法。通過將機(jī)構(gòu)拆解為單個構(gòu)件，并分別建立針對單個構(gòu)件的子動力學(xué)

3、模型，計算其相應(yīng)的驅(qū)動力，矩，然后疊加得到機(jī)構(gòu)總的驅(qū)動力／矩。解析模型通過離線生成，并提出了各子模型矩陣元素實時代碼的優(yōu)化方法。該法有利于分析機(jī)構(gòu)動力學(xué)特性并建立高效的動力學(xué)并行算法。由于動力學(xué)模型的離線建立和優(yōu)化以及采用了并行計算，大大減少了在線計算時間，為機(jī)構(gòu)的實時控制提供了有利條件。 應(yīng)用虛功原理和達(dá)朗伯原理建立了6-sPs并聯(lián)機(jī)器人的動力學(xué)模型。通過運動分析推導(dǎo)出動平臺和各驅(qū)動腿的速度和加速度的顯式表達(dá)式以及各構(gòu)件的一階

4、影響系數(shù)矩陣，進(jìn)而由虛功原理得到各構(gòu)件對于驅(qū)動腿的等效力，并由達(dá)朗伯原理建立機(jī)構(gòu)的動力學(xué)方程。根據(jù)其動力學(xué)模型計算特點，構(gòu)造了并行算法，并研究了固動平臺半徑和構(gòu)件質(zhì)量對驅(qū)動力的影響。 提出了一種以3自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為主進(jìn)給機(jī)構(gòu)，固定平臺水平位置可調(diào)的新型結(jié)構(gòu)并聯(lián)機(jī)床。利用計算機(jī)虛擬仿真技術(shù)建立其虛擬樣機(jī)模型，并基于虛擬樣機(jī)進(jìn)行運動學(xué)、動力學(xué)仿真以及干涉校驗。根據(jù)該并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)特點，提出了一種在考慮約束的情況下基于虛擬樣機(jī)的運