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6-PSS并联机器人的运动学及动力学研究

作　者: 毕军
导　师: 谢志江
学　校: 重庆大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 6-PSS并联机器人 运动学 动力学 Adams 仿真
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


并联机器人以其刚度大、承载能力强、误差小、精度高、易控制等一系列突出优点而得到广泛应用。与此同时,由于并联机器人因工作空间相对较小,运动速度较慢等因素而使其运用受限。随着研究的深入,一些具有大工作空间快速运动特性的并联机器人深受青睐,基于此,本文以某一大工作空间快速运动并联机构——6-PSS并联机器人为研究对象,对该机器人的位置正逆解、工作空间、动力学及基于Adams的运动学仿真与动力学仿真等方面的工作进行了研究。该类型并联机器人可以应用在机床加工与医疗等相关领域。文章首先简要介绍了一种具有大工作空间快速运动特性的6-PSS并联机器人,然后根据6-PSS并联机器人的结构特点,利用空间矢量法建立了其解析形式的运动学方程,从而得出了该并联机器人的位置逆解;采用拟牛顿法给出了该机构的位置正解。其次,在基于该并联机器人运动学逆解的基础上,并综合考虑影响机构工作空间的几个主要因素,采用极限边界搜索法搜索该机构的工作空间,并利用Matlab数学工具绘制出了机器人的位置工作空间与姿态工作空间图谱,完成了工作空间的可视化分析。然后运用基于符号运算的微分变换法构造了并联机器人的雅可比矩阵,然后在对该并联机器人模型进行简化的基础上,采用第二类拉格朗日方法建立了该机构的动力学模型,并利用Matlab软件对所建的动力学模型进行了仿真计算。文章最后利用Adams软件建立了关于6-PSS并联机器人的虚拟样机模型,并对其进行了运动学和动力学仿真,以验证运动学模型与动力学模型的可靠性和精确性。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-15
  1.1 课题背景  7
  1.2 课题研究目的和意义  7-8
  1.3 国内外研究现状  8-13
    1.3.1 并联机器人的位置分析  11
    1.3.2 并联机器人的工作空间分析  11-12
    1.3.3 并联机器人的动力学分析  12-13
  1.4 论文研究内容  13-14
  1.5 本章小结  14-15
2 6-PSS 并联机器人位置分析  15-26
  2.1 引言  15-16
  2.2 6-PSS 并联机器人位置逆解  16-22
    2.2.1 6-PSS 并联机器人  16
    2.2.2 坐标系的建立  16-17
    2.2.3 坐标变换矩阵  17-18
    2.2.4 位置逆解  18-22
  2.3 6-PSS 并联机器人位置正解  22-25
    2.3.1 位置正解  22-23
    2.3.2 实例验证及数值仿真  23-25
  2.4 本章小结  25-26
3 6-PSS 并联机器人工作空间分析  26-40
  3.1 引言  26
  3.2 工作空间的影响因素  26-32
    3.2.1 滑块之间的干涉及滑块位置限制  26-27
    3.2.2 运动副转角约束  27-28
    3.2.3 拉杆之间的干涉  28-32
  3.3 工作空间分析  32-39
    3.3.1 工作空间的定义  32-33
    3.3.2 工作空间的求解  33-36
    3.3.3 算例仿真  36-39
  3.4 本章小结  39-40
4 6-PSS 并联机器人动力学分析  40-49
  4.1 引言  40-41
  4.2 雅可比矩阵的计算  41-43
  4.3 拉格朗日动力学分析  43-47
    4.3.1 6-PSS 并联机器人模型简化方法与原则  43-44
    4.3.2 6-PSS 并联机器人动能分析  44
    4.3.3 6-PSS 并联机器人势能分析  44-45
    4.3.4 拉格朗日动力学模型的建立  45-47
  4.4 数值算例  47-48
  4.5 本章小结  48-49
5 6-PSS 并联机器人运动学及动力学仿真  49-58
  5.1 引言  49-50
  5.2 Adams 软件简介  50-51
  5.3 6-PSS 并联机器人运动学仿真  51-55
    5.3.1 机械系统建模  51-53
    5.3.2 运动学仿真  53-55
  5.4 6-PSS 并联机器人动力学仿真  55-57
  5.5 本章小结  57-58
6 结论与展望  58-60
  6.1 全文总结  58-59
  6.2 展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录  64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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