一種三平移并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能與仿真研究.pdf

1、3-RCR三平移并聯(lián)機(jī)器人是并聯(lián)機(jī)器人中特殊的一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其末端執(zhí)行器可以實(shí)現(xiàn)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)的三維平動(dòng)。該并聯(lián)機(jī)器人具有運(yùn)動(dòng)支鏈少、承載能力高、結(jié)構(gòu)對(duì)稱、制造成本低、驅(qū)動(dòng)易控制等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于微電子、精密加工、生命科學(xué)、以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。本文以3-RCR三平移并聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象，主要對(duì)該并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)研究、動(dòng)力學(xué)研究、運(yùn)動(dòng)性能方面的研究以及虛擬樣機(jī)的仿真研究。
　　首先，對(duì)3-RCR三平移并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行研究。利用旋量理論

2、計(jì)算該并聯(lián)機(jī)器人的自由度數(shù)目和分布，并用修正的Kutzabach?Grubler自由度計(jì)算公式加以驗(yàn)證，確定該并聯(lián)機(jī)器人的輸出是3T運(yùn)動(dòng)；并基于動(dòng)坐標(biāo)系和固定坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)化的齊次坐標(biāo)變換矩陣，建立了位置方程，求得并聯(lián)機(jī)器人位置的正反解，通過(guò)MATLAB數(shù)值算例，驗(yàn)證了該并聯(lián)機(jī)器人位置正解和位置反解的正確性；接著基于運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)法對(duì)速度和加速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；并對(duì)3-RCR三平移并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行機(jī)構(gòu)的解耦性分析。
　　其次，對(duì)3-RCR

3、三平移并聯(lián)機(jī)器人的工作空間進(jìn)行研究。基于蒙特卡洛法，利用概率論的隨機(jī)抽樣將廣義隨機(jī)關(guān)節(jié)變量進(jìn)行隨機(jī)組合，通過(guò)位置正解，搜索出3-RCR三平移并聯(lián)機(jī)器人的工作空間，然后基于數(shù)值搜索法，通過(guò)位置反解及位置坐標(biāo)的約束條件，搜索出該三平移并聯(lián)機(jī)器人的工作空間。結(jié)果表明，基于數(shù)值搜索法搜索出3-RCR三平移并聯(lián)機(jī)器人的工作空間，在求解的精度和圖形效果上都比蒙特卡洛法優(yōu)越。
　　然后，對(duì)3-RCR三平移并聯(lián)機(jī)器人的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。基于

4、虛功原理對(duì)該三平移并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到靜力傳遞方程，進(jìn)而對(duì)該并聯(lián)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)承載性能指標(biāo)進(jìn)行研究；基于拉格朗日法，從系統(tǒng)能量守恒的觀點(diǎn)上建立了該三平移并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并求解出了該三平移并聯(lián)機(jī)器人的拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程的顯示解。
　　最后，對(duì)3-RCR三平移并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真研究。利用PRO/E三維軟件和ADAMS虛擬樣機(jī)協(xié)同仿真技術(shù)，建立了3-RCR三平移并聯(lián)機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型，可以實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器