空間三平移并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)特性及動(dòng)力學(xué)控制研究.pdf

1、隨著勞動(dòng)力成本快速上升和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級(jí)，機(jī)器人替代人工勞動(dòng)力成為了行業(yè)快速發(fā)展的催化劑，并且使得各產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)性拐點(diǎn)加速到來(lái)。世界主要經(jīng)濟(jì)體紛紛將發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。我國(guó)工信部也發(fā)布了《關(guān)于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的指導(dǎo)性意見(jiàn)》，明確指出，隨著我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，對(duì)機(jī)器人的需求呈現(xiàn)出爆發(fā)性態(tài)勢(shì)。
　　在機(jī)器人領(lǐng)域，相較于串聯(lián)機(jī)器人，并聯(lián)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)緊湊、強(qiáng)承載能力、高剛度、無(wú)累積誤差、高精度等特點(diǎn)，已越來(lái)越受到人

2、們的關(guān)注。隨著并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，人們發(fā)現(xiàn)很多實(shí)際操作任務(wù)，諸如在電子、食品、包裝和機(jī)械裝配等領(lǐng)域，不需要機(jī)器人具有空間全部六個(gè)自由度，只需要三個(gè)平移自由度就可以滿足使用要求。并聯(lián)機(jī)器人自由度的減少也使運(yùn)動(dòng)副和桿件數(shù)相應(yīng)減少，從而并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，使設(shè)計(jì)、制造和控制的成本得到降低。特別是那些擁有相同分支鏈、結(jié)構(gòu)對(duì)稱和各向同性特性的三平移并聯(lián)機(jī)器人，應(yīng)用前景更加廣闊。
　　本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(51275275)

3、和山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金(BS2010HZ010)的資助下，完成了空間對(duì)稱三平移并聯(lián)機(jī)器人的型綜合、尺寸優(yōu)化及動(dòng)力學(xué)控制的研究。
　　第一，利用基于約束螺旋理論求解自由度的方法，依據(jù)運(yùn)動(dòng)支鏈中運(yùn)動(dòng)副種類及數(shù)目的不同，將空間對(duì)稱三平移并聯(lián)機(jī)器人劃分為13種類型，并詳細(xì)探討了每類并聯(lián)機(jī)器人分支鏈中各運(yùn)動(dòng)副在空間的布置形式。依據(jù)并聯(lián)機(jī)器人各分支鏈對(duì)運(yùn)動(dòng)副的布置要求，將3-CRP并聯(lián)機(jī)器人作為本文的并聯(lián)機(jī)器人構(gòu)型。
　　

4、第二，建立了并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，提出了改進(jìn)型的全局性運(yùn)動(dòng)學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)，詳細(xì)分析了并聯(lián)機(jī)器人各幾何尺寸參數(shù)對(duì)其工作空間、靈巧度及速度性能的影響規(guī)律。
　　第三，在正交試驗(yàn)法分析的基礎(chǔ)上，提出了因素貢獻(xiàn)量(FC)概念，研究了并聯(lián)機(jī)器人幾何尺寸參數(shù)對(duì)其工作空間、靈巧度及速度性能等運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的貢獻(xiàn)量大小。采用自適應(yīng)遺傳算法，以并聯(lián)機(jī)器人工作空間、靈巧度及速度性能為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的幾何尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。
　　第四，利用虛功原理建