本文關(guān)鍵詞：面向多用途并聯(lián)機(jī)械臂的研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：并聯(lián)機(jī)構(gòu)以其運(yùn)動(dòng)精度高、承載能力強(qiáng)、剛度質(zhì)量比大、速度響應(yīng)快與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn),在并聯(lián)機(jī)床(PKM)、運(yùn)動(dòng)模擬器、工業(yè)與醫(yī)療機(jī)器人等眾多技術(shù)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。鑒于串聯(lián)機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的空間曲面軌跡運(yùn)動(dòng),本文提出了一種應(yīng)用在沿空間曲線及曲面進(jìn)行作業(yè)的6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái),并對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、工作空間、虛擬仿真以及控制系統(tǒng)等方面進(jìn)行了相關(guān)的分析與研究,主要研究?jī)?nèi)容如下：首先,對(duì)6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹,采用空間矢量法建立了該并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。通過空間矢量法與直接求導(dǎo)法建立了6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)動(dòng)平臺(tái)與絲杠滑塊之間的速度映射關(guān)系,推導(dǎo)出了由絲杠滑塊向動(dòng)平臺(tái)映射的速度Jacobian矩陣與加速度Hessian矩陣。其次,在6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化分析的基礎(chǔ)上,采用Lagrange法,結(jié)合虛功原理建立了該并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)方程,基于Matlab軟件對(duì)給定的動(dòng)力學(xué)算例進(jìn)行理論數(shù)值計(jì)算,得到各絲杠滑塊的驅(qū)動(dòng)力曲線,為動(dòng)力學(xué)仿真分析給出了參照依據(jù)。再次,基于6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)位置反解,結(jié)合工作空間的約束條件,采用極限邊界數(shù)值搜索算法對(duì)該并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的工作空間進(jìn)行搜索,利用Matlab軟件繪制出了該并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在不同姿態(tài)參數(shù)下的位置工作空間,實(shí)現(xiàn)了對(duì)工作空間的可視化分析。然后,采用SolidWorks軟件創(chuàng)建6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)虛擬樣機(jī),基于ADAMS軟件對(duì)該虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果驗(yàn)證了第二章、第三章建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)方程是正確的。最后,基于LINUXCNC開放式數(shù)控系統(tǒng)對(duì)6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)該并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制。
【關(guān)鍵詞】：6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 運(yùn)動(dòng)學(xué) 動(dòng)力學(xué) 工作空間 虛擬仿真 控制系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 課題研究背景與實(shí)踐意義9-10
• 1.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)發(fā)展概述10-16
• 1.2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀10-15
• 1.2.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)16-17
• 1.3.2 動(dòng)力學(xué)17-18
• 1.3.3 工作空間18
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 2 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)20-24
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述20-21
• 2.2.2 坐標(biāo)變換描述21-24
• 2.2.2.1 平移變換21-22
• 2.2.2.2 旋轉(zhuǎn)變換22-23
• 2.2.2.3 復(fù)合變換23-24
• 2.2.2.4 齊次變換24
• 2.3 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)位置分析24-26
• 2.4 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)速度與加速度分析26-32
• 2.4.1 速度與速度Jocobian矩陣分析26-31
• 2.4.2 加速度與加速度Hessian矩陣分析31-32
• 2.5 Matlab數(shù)值計(jì)算32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 3 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)動(dòng)力學(xué)分析34-42
• 3.1 引言34
• 3.2 動(dòng)力學(xué)建模34-40
• 3.2.1 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)動(dòng)能分析35-37
• 3.2.1.1 動(dòng)平臺(tái)動(dòng)能分析35-36
• 3.2.1.2 絲杠滑塊動(dòng)能分析36-37
• 3.2.2 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)勢(shì)能分析37
• 3.2.2.1 動(dòng)平臺(tái)勢(shì)能分析37
• 3.2.2.2 絲杠滑塊勢(shì)能分析37
• 3.2.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的建立37-40
• 3.3 Matlab數(shù)值計(jì)算40-41
• 3.3.1 平動(dòng)算例計(jì)算40
• 3.3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)算例計(jì)算40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)工作空間分析42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 工作空間約束條件分析42-45
• 4.2.1 絲杠行程約束分析42-43
• 4.2.2 運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)角約束分析43-44
• 4.2.2.1 球鉸約束分析44
• 4.2.2.2 萬向鉸約束分析44
• 4.2.3 桿件之間的干涉分析44-45
• 4.3 工作空間分析45-51
• 4.3.1 工作空間的確定方法45-47
• 4.3.2 Matlab數(shù)值計(jì)算47-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 5 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)虛擬樣機(jī)建模與仿真分析52-63
• 5.1 引言52-53
• 5.2 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)虛擬樣機(jī)建模53-55
• 5.3 6-HUS虛擬樣機(jī)仿真分析55-62
• 5.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析55-58
• 5.3.2 動(dòng)力學(xué)仿真分析58-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6 6-HUS并聯(lián)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)63-75
• 6.1 引言63
• 6.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)63-67
• 6.2.1 硬件系統(tǒng)架構(gòu)分析63-64
• 6.2.2 硬件系統(tǒng)各組成部分的選取64-67
• 6.2.2.1 上位機(jī)的選取64-65
• 6.2.2.2 多軸運(yùn)動(dòng)控制卡的選取65-66
• 6.2.2.3 交流伺服裝置的選取66-67
• 6.2.2.4 輔助部件的選取67
• 6.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)67-74
• 6.3.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu)分析67-68
• 6.3.2 LINUXCNC模塊分析與設(shè)計(jì)68-74
• 6.3.2.1 圖形用戶界面(GUI)模塊分析及其設(shè)計(jì)68-70
• 6.3.2.2 任務(wù)控制器(EMCTASK)模塊分析70-71
• 6.3.2.3 運(yùn)動(dòng)控制器(EMCMOT)模塊分析及其設(shè)計(jì)71-72
• 6.3.2.4 離散的I/O控制器(EMCIO)模塊分析72-73
• 6.3.2.5 LINUX與WINDOWS系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)73-74
• 6.4 本章小結(jié)74-75
• 7 結(jié)論與展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 個(gè)人簡(jiǎn)介80-81
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介81-82
• 獲得成果目錄82-83
• 致謝83

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3 韓e，

本文編號(hào)：1048275