PRS-XY型串并聯(lián)機器人全域性能及其優(yōu)化研究.pdf

1、串并聯(lián)機器人(混聯(lián)機器人)結(jié)合了串聯(lián)機器人和并聯(lián)機器人各自的優(yōu)點,已被應(yīng)用到機床設(shè)計等領(lǐng)域中。在前人研究的基礎(chǔ)上,本文以一種新型的PRS-XY串并聯(lián)機器人為研究對象,進行了運動學(xué)、動力學(xué)、全域性能及優(yōu)化等方面的研究。該機器人具有5個自由度,由一個3-PRS并聯(lián)機構(gòu)和一個XY工作臺組成。
　　 本文分析了PRS-XY串并聯(lián)機器人的機構(gòu)特點,建立了該機器人的運動學(xué)正逆解方程,并借助仿真軟件ADAMS驗證了方程的正確性。在運動學(xué)逆解的

2、基礎(chǔ)上,通過MATLAB軟件編程繪制出該機器人的工作空間,并討論了機構(gòu)尺寸變化對工作空間體積的影響。在運動學(xué)分析的基礎(chǔ)上對該機器人進行動力學(xué)分析,采用拉格朗日方法建立了機器人的動力學(xué)方程。求解出機器人的速度雅可比矩陣、海賽矩陣、力雅可比矩陣以及剛度矩陣,在此基礎(chǔ)上求解出運動學(xué)靈巧度、靜力學(xué)靈巧度、運動學(xué)全域性能、靜力學(xué)全域性能以及剛度全域性能評價指標,并借助MATLAB軟件繪制出相應(yīng)的性能圖譜,為該機器人的優(yōu)化設(shè)計和應(yīng)用提供一定的理論依

3、據(jù)。在工作空間、運動學(xué)靈巧度以及靜力學(xué)靈巧度分析的基礎(chǔ)上,以機器人的機構(gòu)尺寸為約束條件,以工作空間體積、速度和力靈巧度函數(shù)為子目標函數(shù),通過權(quán)重系數(shù)法建立多目標優(yōu)化函數(shù)。通過MATLAB遺傳算法工具箱對機器人的尺寸參數(shù)進行優(yōu)化,并將優(yōu)化前后的工作空間體積、速度靈巧度以及力靈巧度指標進行對比,驗證了優(yōu)化的有效性。本文最后借助ADAMS軟件對該機器人進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真,通過仿真可以直觀地看出機器人各構(gòu)件以及驅(qū)動的運動規(guī)律和受力的變化情況