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一种新型并联机器人的运动学分析

作　者: 王永亮
导　师: 赵新华
学　校: 天津理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 并联机器人机构分析位置分析奇异位形工作空间仿真优化
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文主要介绍了新型的并联机器人2-PTR&PSR，本机构能实现3个独立的自由度，即：绕x，y的转动和沿z轴的平动，并对并联机器的机构人进行了运动学分析和Matlab仿真。首先，对2-PTR&PSR并联机构进行结构分析与位置分析。通过位置分析可知本机构属于3自由度的过约束机构，且有两个耦合自由度；通过解析法对机构的位置分析进行了研究，在所建立机构的位置正解与反解模型的基础上，得到了机构位置正/反解的所有解，通过机构仿真对位置的的正/反进行了验证。随后本文对2-PTR&PSR并联机构进行了工作空间分析与优化。得到了机构在不同约束条件下的工作空间的3维曲面，并通过对杆长比例系数的优化得到了机构工作空间比例系数的极限情况，初步得到了机构工作空间尺寸与机构杆长之间的比例关系，为后续的机构尺寸优化奠定了基础。最后，通过反螺旋方法对2-PTR&PSR并联机构的奇异位形分析进行了研究，并基于机构的运动雅可比矩阵对机构的灵巧度指标进行分析。通过分析结果与工作空间的对比得知，机构在所给定的情况下无奇异位形。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-22
  1.1 机器人的产生与发展  10-11
    1.1.1 机器人的起源  10
    1.1.2 机器人的定义与分类  10-11
  1.2 并联机器人的产生与发展  11-14
    1.2.1 并联机器人的起源  11-13
    1.2.2 少自由度并联机器人的发展  13
    1.2.3 并联机器人的特点  13-14
  1.3 并联机器人的研究内容  14-18
    1.3.1 构型设计  14
    1.3.2 位置分析  14-15
    1.3.3 奇异位形分析  15-16
    1.3.4 工作空间分析  16
    1.3.5 动力学分析  16
    1.3.6 刚度分析  16-17
    1.3.7 精度分析  17
    1.3.8 轨迹规划  17
    1.3.9 尺寸综合  17
    1.3.10 自动控制  17-18
  1.4 并联机器人的应用  18-20
    1.4.1 运动模拟器  18
    1.4.2 并联机床  18
    1.4.3 微动机器人  18-19
    1.4.4 力传感器  19
    1.4.5 工业机器人  19
    1.4.6 空间对接机构  19-20
  1.5 课题的研究意义及其主要内容  20-22
第二章 2-PTR&PSR 并联机器人的位置分析  22-34
  2.1 引言  22
  2.2 2-PTR&PSR 并联机器人的自由度分析  22-23
    2.2.1 2-PTR&PSR 并联机器人的结构组成  22-23
    2.2.2 2-PTR&PSR 并联机器人的自由度分析  23
  2.3 2-PTR&PSR 并联机器人的位置分析  23-28
    2.3.1 2-PTR&PSR 并联机器人的位置反解  23-26
    2.3.2 2-PTR&PSR 并联机器人的位置正解  26-28
  2.4 2-PTR&PSR 并联机器人位置分析的结果仿真  28-33
    2.4.1 2-PTR&PSR 并联机器人的位置反解仿真  29-31
    2.4.2 2-PTR&PSR 并联机器人的位置正解仿真  31-33
  2.5 小结  33-34
第三章 2-PTR&PSR 并联机器人的工作空间分析  34-46
  3.1 引言  34
  3.2 工作空间的影响因素  34-35
  3.3 2-PTR&PSR 并联机器人的工作空间分析  35-38
    3.3.1 受移动副行程限制的工作空间分析  35
    3.3.2 受铰链转角限制的工作空间分析  35-36
    3.3.3 受杆件尺寸干涉限制的机构的工作空间分析  36-38
  3.4 2-PTR&PSR 并联机器人的工作空间仿真  38-40
  3.5 基于工作空间的参数优化  40-45
  3.6 小结  45-46
第四章 2-PTR&PSR 并联机器人的奇异位形分析  46-57
  4.1 引言  46
  4.2 基于反螺旋理论的机构雅可比矩阵分析  46-50
    4.2.1 2-PTR&PSR 并联机器人的约束雅可比矩阵  46-48
    4.2.2 2-PTR&PSR 并联机器人的驱动雅可比矩阵  48-49
    4.2.3 2-PTR&PSR 并联机器人的全雅可比矩阵  49-50
    4.2.4 2-PTR&PSR 并联机器人的运动雅可比矩阵  50
  4.3 2-PTR&PSR 并联机器人的奇异位形判定  50-51
    4.3.1 2-PTR&PSR 并联机器人的约束奇异判定  50
    4.3.2 2-PTR&PSR 并联机器人的位形奇异判定  50-51
    4.3.3 2-PTR&PSR 并联机器人的边界奇异判定  51
  4.4 2-PTR&PSR 并联机器人的奇异位形仿真  51-52
    4.4.1 2-PTR&PSR 机器人的奇异位形仿真  51-52
    4.4.2 基于工作空间的奇异位形分析  52
  4.5 2-PTR&PSR 并联机器人的操作性能分析  52-56
    4.5.1 2-PTR&PSR 的条件数分析  52-53
    4.5.2 2-PTR&PSR 并联机器人的灵巧度分析  53
    4.5.3 2-PTR&PSR 并联机器人的可操作度分析  53
    4.5.4 2-PTR&PSR 并联机器人的操作性能仿真  53-56
  4.6 小结  56-57
第五章结论与展望  57-59
  5.1 结论  57-58
  5.2 展望  58-59
参考文献  59-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65-66

一种新型并联机器人的运动学分析

内容摘要

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