基于大行程柔性鉸鏈的精密并聯(lián)機器人研究.pdf

1、為滿足人類向微觀世界探尋的需要，微操作機器人近年來成為機器人領(lǐng)域中的重要分支。很多微操作場合不僅要求機器人具有高重復(fù)精度和高分辨力，同時還要求其具有工作范圍大、質(zhì)量輕、能耗低等特點，從而對機器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了更高的要求。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金計劃項目“用于納米操作的6自由度3-PPSR微動機器人”，在廣泛分析目前已有的并聯(lián)精密定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，針對目前大范圍運動定位與高精度定位應(yīng)用的實際需要，研究一種基于大行程柔性鉸鏈的3支鏈6自

2、由度3-PPSR精密并聯(lián)機器人。
　　針對3-PPSR精密并聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)特點，在建立其位置逆解方程的基礎(chǔ)上，通過坐標(biāo)變換獲得各支鏈柔性鉸鏈處的角位移方程，獲得了各主要尺寸參數(shù)對柔性鉸鏈角位移的影響，為柔性鉸鏈設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
　　針對精密并聯(lián)機器人大行程和高精度要求，在分析傳統(tǒng)鉸鏈類型的基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)用于3-PPSR精密并聯(lián)機器人的大行程柔性鉸鏈。分別建立了柔性球鉸和單自由度柔性旋轉(zhuǎn)鉸的剛度模型，分析了各鉸鏈參數(shù)對其剛度的

3、影響，并通過有限元分析了大行程柔性鉸鏈的特點。
　　在基于大行程柔性鉸鏈的精密并聯(lián)機器人設(shè)計方面，從滿足工作空間并使鉸鏈位移量最小的角度設(shè)計了機器人關(guān)鍵尺寸參數(shù)，并依據(jù)大行程柔性鉸鏈剛度模型設(shè)計了柔性鉸鏈了參數(shù)。對機器人進(jìn)行了剛度和模態(tài)分析，說明了此類型機器人的特點。
　　采用壓電馬達(dá)和高分辨率光柵尺構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)，對基于大行程柔性鉸鏈的3-PPSR精密并聯(lián)機器人的重復(fù)性精度和運動分辨率進(jìn)行了測試。實驗結(jié)果表明，3-PP