一種三自由度快速并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，作為科學(xué)技術(shù)顯著標(biāo)志的機(jī)器人技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，并被廣泛的應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中，并聯(lián)機(jī)器人是機(jī)器人研究的重要分支，自誕生之日起就以其自身特有的優(yōu)勢(shì)受到廣大研究者的青睞，已成為研究熱點(diǎn)之一。本文以三自由度并聯(lián)機(jī)器人為例，在完成運(yùn)動(dòng)學(xué)特性理論分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用聯(lián)合仿真技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了有限元分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性仿真研究，并對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　首先，本文對(duì)三自由度并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。通過解析法

2、求得并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解方程、速度逆解方程以及速度雅可比矩陣，并討論了并聯(lián)機(jī)器人的工作空間和可能的奇異位形。
　　其次，本文完成了對(duì)并聯(lián)機(jī)器人靜動(dòng)態(tài)特性的有限元分析。主要是基于聯(lián)合仿真技術(shù)，利用 SolidWorks軟件和 ANSYS軟件之間的無縫鏈接技術(shù)，選取三個(gè)典型位姿對(duì)并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了靜剛度分析與模態(tài)分析。通過靜剛度分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)動(dòng)平臺(tái)偏離中心位置靠近工作空間邊界時(shí)，變形較大，剛度較小，變形主要集中在動(dòng)平臺(tái)與從動(dòng)臂的鏈

3、接處和靜平臺(tái)的中心位置；通過模態(tài)分析，主要研究了并聯(lián)機(jī)器人的前六階振型，發(fā)現(xiàn)振型主要集中在靜平臺(tái)中心位置、從動(dòng)臂及從動(dòng)臂與動(dòng)平臺(tái)鏈接處。為提高機(jī)構(gòu)整體性能，提出對(duì)靜平臺(tái)中心位置作進(jìn)一步固定處理，提高從動(dòng)臂與動(dòng)平臺(tái)之間的鏈接剛度，選取合適的從動(dòng)臂尺寸和材料等辦法，增強(qiáng)靜平臺(tái)和從動(dòng)臂抵抗振動(dòng)與變形的能力。
　　再次，本文借助ADAMS軟件研究分析了并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，并將運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解理論計(jì)算結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，三個(gè)滑塊

4、位置、速度和加速度的理論和仿真曲線走勢(shì)完全相同，曲線基本重合，驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和建立的ADAMS模型的正確性；通過動(dòng)力學(xué)仿真，得出當(dāng)動(dòng)平臺(tái)以期望規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要三個(gè)滑塊輸入的驅(qū)動(dòng)力的變化規(guī)律。
　　最后，本文在完成并聯(lián)機(jī)器人有限元分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。主要是借助 ADAMS軟件建立并聯(lián)機(jī)器人的參數(shù)化模型，將滑塊輸入驅(qū)動(dòng)力、從動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)速度和受力最小作為目標(biāo)函數(shù)，在單目標(biāo)設(shè)計(jì)研究的前提下，采取構(gòu)造評(píng)