多向3D打印并聯(lián)機(jī)器人設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、3D打印技術(shù)作為近年來制造業(yè)中的新型生產(chǎn)技術(shù)，因其加工速度快，在制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品方面具有獨(dú)特優(yōu)勢而有廣泛的應(yīng)用前景。目前市場上3D打印設(shè)備的打印頭姿態(tài)是固定的，打印頭只能沿著豎直的方向進(jìn)行分層制造，當(dāng)加工件的幾何形狀比較復(fù)雜或?qū)α慵M(jìn)行二次加工時(shí)，產(chǎn)品表面存在階梯現(xiàn)象，以及存在產(chǎn)品的力學(xué)性能不高、打印速度慢、打印頭干涉、打印設(shè)備的穩(wěn)定性差等問題。針對以上問題，本次研究的目的是基于熔融沉積(FDM)技術(shù)，采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種新型的多向

2、3D打印設(shè)備。
　　為了實(shí)現(xiàn)3D打印機(jī)可以以不同姿態(tài)，沿著不同方向分層制造的目的，利用李群的相關(guān)理論知識提出了多個(gè)能實(shí)現(xiàn)多向3D打印的并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型。這類構(gòu)型是通過采用鉸接動(dòng)平臺獲得大的轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間，為解決并聯(lián)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間小的問題提供了一種可行的解決辦法。本文應(yīng)多向3D打印的需求，設(shè)計(jì)了一種具有五自由度的多向3D打印并聯(lián)機(jī)器人。文中主要利用桿長約束條件進(jìn)行了多向3D打印并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解分析;基于運(yùn)動(dòng)學(xué)反解分析了該機(jī)器人的位

3、置工作空間與姿態(tài)工作空間;利用螺旋理論建立了多向3D打印并聯(lián)機(jī)器人的速度雅克比矩陣、并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了靈巧性和靜剛度等理論分析;然后，基于遺傳算法對多向3D打印并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，從優(yōu)化結(jié)果中挑選了一組最優(yōu)數(shù)據(jù)作為樣機(jī)制造的尺寸參數(shù);再利用ADAMS軟件，以水平面和傾斜平面為工作臺，對設(shè)計(jì)的機(jī)器人虛擬樣機(jī)進(jìn)行了軌跡仿真分析;最后，選取了合理的多向3D打印并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)硬件系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了樣機(jī)的控制方案，對打印頭進(jìn)行軌跡規(guī)劃與控制，