球面2-DOF冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、球面2-DOF并聯(lián)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便和造價(jià)低等特點(diǎn)，有著重要的應(yīng)用前景和開(kāi)發(fā)價(jià)值。由于冗余驅(qū)動(dòng)可以改善并聯(lián)機(jī)器人的性能，所以球面2-DOF冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人可以更好地完成球面2-DOF 5R并聯(lián)機(jī)器人的工作任務(wù)。本文以球面2-DOF冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)分析。 本文首先對(duì)球面2-DOF冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，根據(jù)機(jī)構(gòu)約束方程，建立了逆向雅可比矩陣；研究了工作空間與機(jī)構(gòu)尺

2、寸間的關(guān)系。利用幾何法和微分流形方法研究此種機(jī)構(gòu)的奇異情況，對(duì)機(jī)構(gòu)奇異位形進(jìn)行分類(lèi)，推導(dǎo)了奇異發(fā)生的數(shù)學(xué)判別條件。 利用設(shè)計(jì)空間，研究了機(jī)器人機(jī)構(gòu)的工作空間面積、靈巧度、承載能力、速度和剛度等全域性能指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上提出百分位性能指標(biāo)的概念，得出幾種全域性能指標(biāo)在設(shè)計(jì)空間內(nèi)的百分位分布規(guī)律。同時(shí)根據(jù)百分位性能圖譜編寫(xiě)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化程序，對(duì)機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并給出了幾個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例。 結(jié)合拉格朗日方程和拉格朗日一達(dá)朗伯方程