三自由度3-RRP球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能研究.pdf

1、球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為一種特殊的并聯(lián)機(jī)構(gòu),不僅具有并聯(lián)機(jī)構(gòu)所具有的特性,而且在一定程度上彌補(bǔ)了并聯(lián)機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)的特性。球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易發(fā)生干涉、工作空間大、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)單且易于控制等,廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、航天以及機(jī)器人等領(lǐng)域。
　　本文首先基于螺旋理論對(duì)空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型進(jìn)行了綜合,分別得出三約束、雙約束、單約束以及零約束運(yùn)動(dòng)鏈的型綜合,在此基礎(chǔ)上,通過(guò)3-RRR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)驗(yàn)證了空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合方法的正確性,得到了3-RRP球

2、面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型;然后通過(guò)對(duì)3-RRP球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的描述以及對(duì)機(jī)構(gòu)自由度的分析,引入旋轉(zhuǎn)矩陣以及等效軸角間的關(guān)系,建立機(jī)構(gòu)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,對(duì)3-RRP機(jī)構(gòu)正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析,并且得到了驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的速度、加速度及雅可比矩陣。
　　其次,在運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的基礎(chǔ)上,對(duì)3-RRP球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行了研究。通過(guò)雅可比矩陣對(duì)機(jī)構(gòu)奇異位形進(jìn)行了研究,并得到了三種可能的奇異位形;基于虛功原理得出機(jī)構(gòu)在平衡狀態(tài)下作用在末端執(zhí)行器的外力和

3、驅(qū)動(dòng)力矩的關(guān)系;借助條件數(shù)的概念,得出機(jī)構(gòu)完全各向同性條件,即機(jī)構(gòu)的完全對(duì)稱(chēng)性;通過(guò)搜索法得到機(jī)構(gòu)在不同姿態(tài)角下的工作空間和在各平面的投影,分析了對(duì)工作空間的影響因素。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能研究對(duì)機(jī)構(gòu)的尺寸綜合及性能優(yōu)化有很重要的影響。
　　然后,在功能原理的基礎(chǔ)上,利用牛頓-歐拉法建立機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,推出了機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程,并推出了影響驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力矩的因素。最后,對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了仿真研究。采用UG/ADAMS軟件首先驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行器參