少自由度并聯(lián)機器人拓撲結構設計及運動學研究.pdf

1、并聯(lián)機構作為一類機器人機構，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)機器人已經進行了相當充分的研究，并在工程實際中得到了廣泛應用。少自由度并聯(lián)機器人由于結構簡單、控制簡便、造價低并能夠滿足許多少于6自由度應用場合的要求，目前已經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)機器人機構的拓撲結構設計方法，并對四自由度并聯(lián)機器人拓撲結構的設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的運動學相關問題，最后首次初步研究了并聯(lián)機器人機構過約束的分析和自調結構的設計以及局部自由度的影響和應用。 并聯(lián)機器人機構運動支鏈自由度與動平臺自由度的關系是并聯(lián)機器人拓撲結構設計的首要問題。利用常見運動副與位移子群間的對應關系，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，在此基礎上提出了少自由度并聯(lián)機器人拓撲

3、結構設計的一般方法和步驟。 利用少自由度并聯(lián)機器人拓撲結構設計的一般方法和步驟，詳細討論了四自由度并聯(lián)機器人拓撲結構設計問題。通過運動連接運算規(guī)則，獲得了眾多可用于構成四自由度并聯(lián)機器人的運動支鏈結構形式；利用不同運動支鏈的組合進行對稱結構和非對稱結構的四自由度并聯(lián)機器人設計，得到了許多已知結構和一些新的結構，驗證了文章所提出的設計方法的正確性。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、學性質，在此基礎上，提出了一種五軸聯(lián)動并聯(lián)運動機床的設計思路，并應用Matlab編程語言設計了仿真程序和算法，進行了運動學反解、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。 應用重慶大學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，并初步研究了對應的無過約束自調結構的設計方法。同時還簡要討論了并聯(lián)機器人結構中局部自由度