雙端虎克鉸并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬器機(jī)構(gòu)的分析.pdf

1、伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)石油、天然氣以及危險(xiǎn)化工原料的需求越來越大，其安全情況也受到越來越多的重視。以往針對(duì)此類易燃、易爆、有毒危險(xiǎn)品的監(jiān)測(cè)和控制往往采用在實(shí)際運(yùn)輸過程中或?qū)嵻?、?shí)地測(cè)量的方法。這類方法不但成本較高、危險(xiǎn)性高而且重復(fù)性差。為此本課題組設(shè)計(jì)了一種復(fù)現(xiàn)危險(xiǎn)品運(yùn)輸過程中運(yùn)動(dòng)情況的Hexaglide型并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬器。
　　模擬危險(xiǎn)品運(yùn)輸過程中的運(yùn)動(dòng)模擬器已經(jīng)搭建完成，能夠完成一定運(yùn)輸工況的模擬。本文通過理論分析、

2、仿真與實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步明確該模擬器的工作性能。從工作空間，運(yùn)動(dòng)精度及動(dòng)態(tài)性能方面進(jìn)行深入研究和分析。
　　首先，針對(duì)Hexaglide型運(yùn)動(dòng)模擬器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)即雙端虎克鉸型支鏈，建立了虎克鉸某一分支固定時(shí)的虎克鉸運(yùn)動(dòng)范圍模型。結(jié)合對(duì)確定位姿下的虎克鉸擺角求解即可描述虎克鉸對(duì)工作空間的影響。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合模擬器運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，對(duì)模擬器動(dòng)平臺(tái)處于確定位姿下12個(gè)虎克鉸的擺角進(jìn)行了求解。結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解和其他結(jié)構(gòu)約束，在三維空間搜索了模擬器零姿態(tài)下位

3、置工作空間。
　　其次，為進(jìn)一步提高模擬器復(fù)現(xiàn)效果，對(duì)運(yùn)動(dòng)模擬器進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定。標(biāo)定采用了激光跟蹤儀測(cè)量平臺(tái)位姿的外標(biāo)定方法。利用所測(cè)的動(dòng)平臺(tái)位姿計(jì)算出的桿長(zhǎng)與機(jī)構(gòu)的名義桿長(zhǎng)之差作為標(biāo)定的誤差模型。結(jié)合非線性最小二乘法，對(duì)運(yùn)動(dòng)模擬器進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定參數(shù)的求解。針對(duì)一組空間連續(xù)圓形軌跡和若干組任意位姿通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了標(biāo)定效果。
　　最后，為分析運(yùn)動(dòng)模擬器動(dòng)力學(xué)性能，在考慮了模擬器特殊構(gòu)型的基礎(chǔ)上，采用運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)分析雙端虎克鉸

4、并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬器各構(gòu)件的速度、加速度等運(yùn)動(dòng)學(xué)信息。并在求解的一階運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合虛功原理進(jìn)行了不計(jì)及非剛體效應(yīng)的六自由度Hexaglide構(gòu)型并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬器剛體動(dòng)力學(xué)建模。將基于運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)和虛功原理的動(dòng)力學(xué)模型結(jié)果與Adams仿真的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了所建立模型的正確性。
　　通過對(duì)本課題組設(shè)計(jì)的Hexaglide構(gòu)型的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬器進(jìn)行工作空間分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定和動(dòng)力學(xué)性能的研究。使得模擬器性能更為明確，集中體現(xiàn)在模擬器工