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二并联四自由度机器人工作空间及刚度分析

作　者: 陈利剑
导　师: 邹平
学　校: 东北大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 运动学工作空间刚度分析守恒转换刚度矩阵奇异性静力分析
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

近年来,对并联机器人的研究已成为现代机器人学研究领域的一个新的热点。并联机器人是一种全新的机器人,它以刚度大,承载能力强,误差小,精度高,自重负荷比小、动力性能好等一系列优点与串联机器人应用上形成互补关系,扩大了机器人的应用领域。许多国外的科研机构正在进行少于六杆的并联机构的研究工作,如二并联机器人和三并联机器人,并取得了显著的进展。本文对一种新型二并联四自由度机器人的工作空间、刚度及静力进行了系统的研究。本文对机构的运动学、工作空间、刚度特性、奇异性及静力学进行了详细的分析。通过闭环矢量方程以及坐标变换求解出机构的约束方程组,在通过解析法求出机构约束方程组中的中间变量,让中间变量由已知的变量来表示,从而可以得到机构的运动学正解以及逆解。在对机构的工作空间进行分析时,给出求解工作空间的最简便方法：边界数值搜索法,在分析了影响工作空间的约束前提下,通过边界数值搜索的方法对二并联四自由度机器人的工作空间进行了仿真,然后绘制了结构参数对工作空间的影响。在对机构的刚度进行分析时,首先推导出了并联机器人的守恒刚度矩阵,给出并联机器人刚度矩阵的一般公式,然后根据公式推导出了该二并联四自由度机器人的刚度矩阵,接着根据刚度矩阵仿真出刚度映射曲线图。通过对机构雅可比矩阵的分析,得到该机构在工作空间内无奇异形位和不定形位,具有良好的可操作性和灵巧性。在机构静力学分析中,利用虚位移原理建立了机构的静力学逆解,并利用相关软件进行了仿真。

二并联四自由度机器人工作空间及刚度分析

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