為實(shí)現(xiàn)人工骨關(guān)節(jié)表面拋光的自動(dòng)化,課題組充分利用串并聯(lián)機(jī)構(gòu)之間的機(jī)構(gòu)特性?xún)?yōu)勢(shì)互補(bǔ)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種XY-3-RPS混聯(lián)人工骨關(guān)節(jié)拋光機(jī)器人,該混聯(lián)機(jī)器人具有5個(gè)自由度。筆者搜索了并聯(lián)機(jī)構(gòu)和混聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間;對(duì)比分析了基于正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的支鏈位置變化曲線(xiàn);在并聯(lián)機(jī)構(gòu)歐拉角表示法及運(yùn)動(dòng)學(xué)理論的基礎(chǔ)上建立了混聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型,并利用MATLAB及ADAMS進(jìn)行仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明機(jī)構(gòu)正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線(xiàn)吻合,運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。該混聯(lián)機(jī)構(gòu)完全滿(mǎn)足拋光人工骨關(guān)節(jié)表面的運(yùn)動(dòng)及工作范圍要求。 

【文章來(lái)源】：輕工機(jī)械. 2020,38(06)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

混聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

混聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間定義與并聯(lián)機(jī)構(gòu)相同，以XY-3-RPS混聯(lián)射流拋光運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為例，指在混聯(lián)平臺(tái)正常工作時(shí)，動(dòng)平臺(tái)上的射流拋光噴孔中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合。其類(lèi)型可分為3大類(lèi):可達(dá)工作空間、靈活工作空間和全局工作空間[9-10]。其中可達(dá)工作空間是衡量混聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能的常用標(biāo)準(zhǔn)。在混聯(lián)機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，采用MATLAB軟件編寫(xiě)for循環(huán)與if語(yǔ)句嵌套的工作空間求解代碼，采用極限邊界搜索法搜索并繪制3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)與XY-3-RPS混聯(lián)機(jī)構(gòu)的所有有效點(diǎn)的三維模擬圖。從圖2可以看出，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間具有中間寬，兩頭窄的特點(diǎn)，α，β最大轉(zhuǎn)角均為45°，可見(jiàn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間受支鏈長(zhǎng)度與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角限制的影響，因此應(yīng)將動(dòng)平臺(tái)工作高度盡量控制在150～200 mm以充分利用混聯(lián)機(jī)器人的工作空間。圖3表示混聯(lián)機(jī)構(gòu)的可達(dá)工作空間，其中包括了在可達(dá)行程內(nèi)的任一X,Y坐標(biāo)下的并聯(lián)部分的位姿工作空間，很明顯在添加串聯(lián)平臺(tái)后，該機(jī)構(gòu)的工作空間大大增加，完全滿(mǎn)足0～200 mm內(nèi)人工關(guān)節(jié)的表面包括股骨托在內(nèi)的拋光工作要求，大大提高了并聯(lián)機(jī)構(gòu)在復(fù)雜曲面拋光領(lǐng)域的實(shí)用價(jià)值。

從圖2可以看出，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間具有中間寬，兩頭窄的特點(diǎn)，α，β最大轉(zhuǎn)角均為45°，可見(jiàn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間受支鏈長(zhǎng)度與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角限制的影響，因此應(yīng)將動(dòng)平臺(tái)工作高度盡量控制在150～200 mm以充分利用混聯(lián)機(jī)器人的工作空間。圖3表示混聯(lián)機(jī)構(gòu)的可達(dá)工作空間，其中包括了在可達(dá)行程內(nèi)的任一X,Y坐標(biāo)下的并聯(lián)部分的位姿工作空間，很明顯在添加串聯(lián)平臺(tái)后，該機(jī)構(gòu)的工作空間大大增加，完全滿(mǎn)足0～200 mm內(nèi)人工關(guān)節(jié)的表面包括股骨托在內(nèi)的拋光工作要求，大大提高了并聯(lián)機(jī)構(gòu)在復(fù)雜曲面拋光領(lǐng)域的實(shí)用價(jià)值。3 基于ADAMS的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]球面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)分析[J]. 史革盟.  機(jī)電工程. 2019(01)
[2]基于L-M算法的正交Stewart平臺(tái)位姿正解的初值補(bǔ)償[J]. 王啟明,蘇建,張?zhí)m,陳秋雨,徐觀.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2017(01)
[3]一種五自由度混聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 高云峰,呂明睿,周倫,李瑞峰.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(07)
[4]多噴槍協(xié)同式噴涂五軸混聯(lián)機(jī)器人設(shè)計(jì)[J]. 李菊,趙德安,沈惠平,鄧嘉鳴,蔣益興,徐偉.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2012(04)
[5]3自由度并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析[J]. 劉善增,余躍慶,佀國(guó)寧,楊建新,蘇麗穎.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2009(08)
[6]3自由度并聯(lián)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景[J]. 劉鋒,陳文凱.  企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā). 2006(01)
[7]并聯(lián)機(jī)器人及其機(jī)構(gòu)學(xué)理論[J]. 黃真.  燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 1998(01)

碩士論文
[1]3-RPS并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[D]. 尹紅梅.東北大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3453527