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3-UPU并联机构误差影响敏感度研究

作　者: 李霄霄
导　师: 方跃法
学　校: 北京交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 3、4自由度3-UPU并联机构位姿误差空间坐标转换数值分析概率分布
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 134次
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内容摘要

少自由度并联机器人基于自身特点,有着广泛的用途。本文针对少自由度并联家族中特殊的3自由度和4自由度3-UPU少自由度并联机构,对各类误差源进行了种类综合,运用空间坐标转换法,对3-UPU少自由度并联机构进行误差分析,给出了具体的误差分析的模拟流程,对各类静态误差源引起的动平台位姿误差进行了分析。运用空间坐标转换法以及闭环矢量法建立了理想以及各类误差存在情况下的位姿转换矩阵。使用数值的方法对3-UPU并联机构位姿正解进行计算和分析。从两个方面对由于静态误差引起的机器人操作误差作了分析。第一,在误差不变的情况下,分析了随着时间的变化,机器人末端操作器的位姿误差;第二,运用概率分布相关理论,分析了各类误差源大小对机器人位姿误差大小的影响,得出了部分误差分布规律。由此,分析了各个位姿误差对误差源大小的敏感性。比较分析了各类误差源对机构本身操作位姿的影响大小,对比3自由度和4自由度进行全面比较,分析二者之间的过渡关系。结果表明:4自由度3-UPU并联机构,在误差作用下,z轴方向即定平台法线方向的转动误差敏感度都极高,极易约束掉绕着z轴方向的转动,蜕变为3自由度平动并联机构。而3自由度平动机构,在各种误差源作用下,z轴方向的转动误差很小且敏感度很低,也就是说3自由度平动3-UPU并联机构对z轴方向的转动自由度的约束稳定,受误差影响不大。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-15
  1.1 并联机器人误差研究现状  10-12
  1.2 影响机器人误差的主要原因  12
  1.3 少自由度并联机器人机构误差来源  12-13
  1.4 本文的研究内容及论文结构  13-15
    1.4.1 论文研究内容  13
    1.4.2 论文结构  13-15
2 3-UPU并联机构误差分析方法  15-22
  2.1 空间坐标转换法  15-19
    2.1.1 基本概念  15-19
  2.2 3-UPU少自由度并联机构误差分析  19-22
    2.2.1 理想情况下的位姿转换矩阵  20
    2.2.2 实际情况的位姿转换矩阵  20-22
3 3-UPU并联机器人机构误差形式分类及表示  22-26
  3.1 静态因素  22-24
    3.1.1 尺寸误差  22
    3.1.2 形状误差  22-24
    3.1.3 安装误差  24
  3.2 运动副间隙误差  24-26
4 纯平动3-UPU少自由度并联机器人误差分析  26-74
  4.1 纯平动3-UPU少自由度并联机器人机构  26-33
    4.1.1 机构自由度  26-27
    4.1.2 参数定义  27-29
    4.1.3 位姿转换矩阵  29-31
    4.1.4 实例计算  31-33
  4.2 纯平动3-UPU少自由度并联机构误差源种类综合及误差影响敏感度定义  33-35
    4.2.1 纯平动3-UPU并联机构误差源综合  33-35
    4.2.2 误差影响敏感度  35
  4.3 纯平动3-UPU少自由度并联机构误差分析  35-42
    4.3.1 杆长误差  35-36
    4.3.2 上下平台形状误差  36-37
    4.3.3 上下平台U副定位误差  37-38
    4.3.4 扭角误差  38-42
  4.4 实例分析  42-74
    4.4.1 正态分布简介及误差分析概述  42
    4.4.2 杆长误差实例分析  42-46
    4.4.3 上下平台形状误差实例分析  46-49
    4.4.4 扭角误差实例分析  49-71
    4.4.5 总结  71-74
5 4自由度3-UPU少自由度并联机器人误差分析  74-102
  5.1 理想状况下4自由度3-UPU并联机器人机构  74-78
    5.1.1 机构自由度  74-75
    5.1.2 位姿转换矩阵  75-77
    5.1.3 实例计算  77-78
  5.2 4自由度3-UPU少自由度并联机构扭角误差源种类综合  78-79
  5.3 4自由度3-UPU少自由度并联机构误差分析  79-102
    5.3.1 误差形式Ⅰ  79-83
    5.3.2 误差形式Ⅱ  83-88
    5.3.3 误差形式Ⅲ  88-93
    5.3.4 误差形式Ⅳ  93-99
    5.3.5 总结  99-102
6 结论和展望  102-104
  6.1 结论  102-103
  6.2 展望  103-104
参考文献  104-107
附录 A  107-110
附录 B  110-114
学位论文数据集  114

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