六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的仿真與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)即為Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)。與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比,并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有精度高,剛度大,承載能力強(qiáng),動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快以及累積誤差小等優(yōu)點(diǎn),使其成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)方向,并且被廣泛應(yīng)用到機(jī)器人,并聯(lián)機(jī)床和航空宇航等領(lǐng)域。雖然Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有上述很多優(yōu)點(diǎn),但其自身具有明顯的缺點(diǎn),由于其結(jié)構(gòu)的特殊性,作動(dòng)器之間具有強(qiáng)烈的耦合運(yùn)動(dòng)特性,這就導(dǎo)致并聯(lián)機(jī)構(gòu)容易產(chǎn)生奇異位形、靈活性差等缺點(diǎn)。為了盡量避開或減少上述缺點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)性能的影響

2、,需要對(duì)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,那么對(duì)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性作深入的了解是必不可少的。
　　本文首先對(duì)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的方式推導(dǎo)出Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。運(yùn)用Newton-Euler法建立了單剛體動(dòng)力學(xué)方程,運(yùn)用簡(jiǎn)便的Kane方法建立了多剛體動(dòng)力學(xué)方程。并且提出了Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo),為結(jié)構(gòu)優(yōu)化做好理論準(zhǔn)備。
　　其次,

3、運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)化建模,進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真。將ADAMS仿真的結(jié)果與理論計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了單剛體動(dòng)力學(xué)模型和多剛體動(dòng)力學(xué)模型的正確性。
　　最后,對(duì)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化之前先定性地分析了并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響,確定了結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)選范圍。然后以經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo),利用遺傳算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行自動(dòng)尋優(yōu),得到了一組具體的優(yōu)化結(jié)果,并將優(yōu)化后的結(jié)果與優(yōu)化前進(jìn)行了對(duì)