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基于螺旋理论的三类并联机器人机构动平台可连续回转性能分析

作　者: 马俊杰
导　师: 张建军
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 动平台可连续回转并联机构螺旋理论奇异位形工作空间冗余驱动连续回转性能
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
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内容摘要

与串联机构相比，并联机构的工作空间较小。这就导致了并联机构较低的移动和回转能力。本文讨论了三类动平台可连续回转的并联机构。由于动平台可以进行连续回转，并联机构就会拥有较大的工作空间，因此拓展了并联机构的应用领域。本文基于约束螺旋理论较为详细地分析了三类并联机构动平台的可连续回转性能。求解了这三类并联机构支链和动平台的运动螺旋系和约束螺旋系并分析了奇异位形，总结了动平台可连续回转的必要条件，为其它具有可连续回转动平台并联机构的型综合提供了重要可靠的依据。本文的主要内容如下：1.介绍了本课题的研究背景，结合国内外并联机器人尤其是可连续回转动平台并联机构的研究现状，提出了本课题的主要研究内容及意义。2.写出三个并联机构的各个支链的运动螺旋系，并利用螺旋理论中的螺旋与反螺旋互易积为零的原理求出对应的约束螺旋系，之后分别求出了动平台的运动螺旋系。通过三个机构动平台的运动螺旋系可知，类SCARA机构，冗余驱动并联机构和带UPU支链并联机构动平台都具有1R2P三个运动。其中动平台的转动都是可连续回转运动。3.基于螺旋理论对这三类并联机器人机构进行了奇异性分析，得出了类SCARA机构和冗余驱动并联机构都存在运动学奇异和约束奇异，而带UPU支链的并联机构不具有奇异位形。分析结果表明，只有约束奇异影响了机构动平台的可连续回转性能，所以必须消除。4.基于以上分析，总结了并联机构动平台在某一方向上可以进行连续回转的必要条件，并针对某些问题提出了一些解决办法，最后利用冗余驱消除了第二类3-DOF并联机构的约束奇异位形。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-16
  §1-1 课题研究的背景及意义  8-10
  §1-2 国内外的研究现状与发展  10-15
    1-2-1 国内外并联机器人的研究与应用现状  10-13
    1-2-2 可连续回转运动并联机构的研究现状  13
    1-2-3 并联机构的研究内容及方法  13-15
  §1-3 本文的研究内容  15-16
第二章基于螺旋理论的运动分析及奇异性分析  16-46
  §2-1 引言  16
  §2-2 三类动平台可连续回转机构的运动分析  16-30
    2-2-1 螺旋理论简介  16-18
    2-2-2 类 SCARA 机构的运动分析  18-23
    2-2-3 三自由度冗余驱动并联机构的运动分析  23-26
    2-2-4 带 UPU 支链的 3-DOF 并联机构的运动分析  26-30
  §2-3 三类动平台可连续回转机构的奇异性分析  30-45
    2-3-1 螺旋理论中奇异位形的研究方法  30-31
    2-3-2 类 SCARA 机构的奇异性分析  31-37
    2-3-3 三自由度冗余驱动并联机构的奇异性分析  37-43
    2-3-4 带 UPU 支链的 3-DOF 并联机构的奇异性分析  43-45
  §2-4 本章小结  45-46
第三章并联机构动平台可连续回转的必要条件  46-53
  §3-1 引言  46
  §3-2 并联机构动平台可连续回转的必要条件  46-52
    3-2-1 动平台必须具有所需的转动自由度  46-47
    3-2-2 构件的尺寸以及运动副的运动范围要满足要求  47-48
    3-2-3 各构件之间在运动过程中不能有干涉  48-50
    3-2-4 消除影响机构性能的奇异位形  50-52
  §3-3 本章小结  52-53
第四章总结与展望  53-54
参考文献  54-59
致谢  59-60
攻读学位期间所取得的相关科研成果  60

基于螺旋理论的三类并联机器人机构动平台可连续回转性能分析

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