少自由度并聯(lián)機器人拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學(xué)研究.pdf

1、并聯(lián)機構(gòu)作為一類機器人機構(gòu)，具有精度高、剛度大、速度快和承載能力強等優(yōu)點。6自由度Stewart型并聯(lián)機器人已經(jīng)進行了相當充分的研究，并在工程實際中得到了廣泛應(yīng)用。少自由度并聯(lián)機器人由于結(jié)構(gòu)簡單、控制簡便、造價低并能夠滿足許多少于6自由度應(yīng)用場合的要求，目前已經(jīng)成為機器人研究的一個新熱點。本文首先系統(tǒng)分析了少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，并對四自由度并聯(lián)機器人拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程進行了詳細研究，然后分析了典型四自由度并聯(lián)機器人2

2、-RPS-2-SPS的運動學(xué)相關(guān)問題，最后首次初步研究了并聯(lián)機器人機構(gòu)過約束的分析和自調(diào)結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及局部自由度的影響和應(yīng)用。 并聯(lián)機器人機構(gòu)運動支鏈自由度與動平臺自由度的關(guān)系是并聯(lián)機器人拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要問題。利用常見運動副與位移子群間的對應(yīng)關(guān)系，分析了多自由度運動副S、G、C與單自由度運動副R、P之間的聯(lián)系及替代規(guī)律，通過引入運動連接及其機械生成元的觀點，研究了運動連接的并、交運算規(guī)律，在此基礎(chǔ)上提出了少自由度并聯(lián)機器人拓撲

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般方法和步驟。 利用少自由度并聯(lián)機器人拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般方法和步驟，詳細討論了四自由度并聯(lián)機器人拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。通過運動連接運算規(guī)則，獲得了眾多可用于構(gòu)成四自由度并聯(lián)機器人的運動支鏈結(jié)構(gòu)形式；利用不同運動支鏈的組合進行對稱結(jié)構(gòu)和非對稱結(jié)構(gòu)的四自由度并聯(lián)機器人設(shè)計，得到了許多已知結(jié)構(gòu)和一些新的結(jié)構(gòu)，驗證了文章所提出的設(shè)計方法的正確性。針對2-RPS-2-SPS四自由度并聯(lián)機器人，分析了其主動副的選擇問題，研究了其運動

4、學(xué)性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，提出了一種五軸聯(lián)動并聯(lián)運動機床的設(shè)計思路，并應(yīng)用Matlab編程語言設(shè)計了仿真程序和算法，進行了運動學(xué)反解、定姿態(tài)工作空間以及機床加工過程的模擬仿真，得出了基于加工軌跡的反解曲線和運動支鏈的姿態(tài)變化曲線以及定姿態(tài)工作空間的變化規(guī)律。 應(yīng)用重慶大學(xué)黃茂林教授提出的約束不確定的觀點，研究了少自由度并聯(lián)機器人中的過約束計算問題，并初步研究了對應(yīng)的無過約束自調(diào)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。同時還簡要討論了并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)中局部自由度