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并联机器人机构创新设计方法研究

作　者: 程海英
导　师: 吴昌林
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 螺旋理论并联机器人自由度机构创新
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 214次
引　用: 1次
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内容摘要

并联机器人具有刚度大,精度高,运动惯性小等优点,目前在工业领域已得到较为广泛的应用,国内外也有众多学者对其进行深入研究。随着对并联机器人研究的进一步广泛和深入,迫切需要综合出功能多样,性能优良的并联机构来满足实际的需要,因此对并联机构结构类型的创新综合越来越成为摆在面前的重要问题。型综合产生的机构需要计算其自由度来检验其正确性,确定机构主动件数,而由于一些并联机构的复杂性,现有的空间自由度计算方法尚没有理想的理论得到准确的结果。针对上述两个问题,本文对螺旋理论进行研究,应用螺旋理论作空间机构的运动和动力分析比较方便,可以用一个螺旋表示刚体的转动或移动,其反螺旋表示刚体力学中的力或力偶。经分析获得一种求解并联机构自由度的新方法——螺旋约束法。第一次发现可以将机构自由度的计算转化成求解运动平台的自由度,并且抛开了对公共约束数及虚约束的计算,无需人为判断,具有更高的准确性。除了能求出自由度数,还能同时求出运动平台的自由度性质,由于并联机器人机构的运动平台是其输出构件,因此对了解机构的性能提供了方便。应用螺旋理论本文还提出了一种并联机器人机构创新的方法——约束反求法。这种方法由已知运动平台的运动特性求各支链对运动平台的约束,再由支链的约束求解各支链运动类型,从而确定各支链的运动副组成。本文提出的并联机器人机构的自由度计算的螺旋约束法与机构创新的约束反求法实际上互为逆反,即自由度计算方法是由机构运动链求约束螺旋,而创新方法是由约束确定运动链,因此形成机构的过程更简单,效率更高。本文将约束反求法得到的机构之一3-PRRR机构在“三自由度并联机器人机构综合实验台”上进行验证,证明了螺旋约束法及约束反求法的可行性及正确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪言  8-16
  1.1 研究的目的、意义  8
  1.2 并联机器人机构研究及应用  8-11
  1.3 空间自由度计算方法历史回顾及研究现状  11-13
  1.4 并联机器人机构创新方法发展现状  13-14
  1.5 本文研究主要内容  14-16
2 螺旋理论基础  16-20
  2.1 运动及约束的螺旋表示  16-17
  2.2 运动副类型的螺旋表示  17-18
  2.3 约束作用下存在的特殊转动  18-20
3 螺旋理论在并联机构自由度计算中的应用  20-31
  3.1 机构自由度W 与运动平台自由度F 关系式的建立  20-21
  3.2 并联机构自由度W 的计算新方法——螺旋约束法  21-24
  3.3 现有方法与螺旋约束法实例对比  24-29
  3.4 本章小结  29-31
4 并联机器人机构创新设计方法  31-43
  4.1 基于螺旋理论的并联机构现有创新设计方法分析  31-32
  4.2 并联机构创新设计新方法—约束反求法  32-37
  4.3 约束反求法应用实例  37-42
  4.4 本章小结  42-43
5 实验方法及结果  43-52
  5.1 “三自由度并联机器人教学实验平台”介绍  43-46
  5.2 3-PRRR 机构运动控制实验  46-51
  5.3 本章小结  51-52
6 全文总结与展望  52-53
  6.1 全文总结  52
  6.2 不足与展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-57
附录1 攻读学位期间发表学术论文目录  57

并联机器人机构创新设计方法研究

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