本文關(guān)鍵詞：一種四自由度微動柔順平臺的設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于柔順機(jī)構(gòu)的定位或調(diào)整裝置目前廣泛地應(yīng)用于各種新型的高科技領(lǐng)域,在微機(jī)電,機(jī)器人以及生物醫(yī)療等領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。本文意在設(shè)計一種具有DxDyRxRy四自由度的柔順微動平臺,并基于螺旋理論對它進(jìn)行相關(guān)的分析和研究。本文首先提出柔順微動結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路。利用約束螺旋理論論證了無法綜合出具有2Rxy2Txy四自由度的中心對稱剛性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)論。通過在Awtar二自由度柔順平臺的基礎(chǔ)上搭載具有RxRy微轉(zhuǎn)動自由度的柔順結(jié)構(gòu),綜合出了一種具有DxDyRxRy四自由度的柔順微動結(jié)構(gòu)方案,并用SOLIDWORKS軟件建立了這種柔順機(jī)構(gòu)的三維模型。其次,闡述了應(yīng)用螺旋理論分析柔順機(jī)構(gòu)自由度的原理和方法。將所設(shè)計的柔順微動機(jī)構(gòu)分解為相互串聯(lián)或并聯(lián)的柔順單元,利用螺旋量的坐標(biāo)變換逐步地推導(dǎo)出了柔順滑移鉸鏈和柔順虎克鉸鏈以及各柔順支腿的自由度空間矩陣或約束空間矩陣,最終導(dǎo)出整個柔順微動平臺的自由度空間矩陣表達(dá)式,從而表示并驗證了柔順機(jī)構(gòu)所具有的DxDyRxRy四自由度。然后,應(yīng)用螺旋理論中力螺旋和運(yùn)動螺旋的概念推導(dǎo)得到了柔順滑移鉸鏈在小形變范圍內(nèi)的線性柔度矩陣,對于其軸向柔度,通過有限元仿真對理論結(jié)果進(jìn)行了驗證,兩者的相對誤差為1.3%。對于柔順虎克鉸,通過仿真得到了它的兩個旋轉(zhuǎn)自由度的柔度值。利用螺旋理論推導(dǎo)了柔順微轉(zhuǎn)動平臺的輸入柔度表達(dá)式,它是柔順微轉(zhuǎn)動平臺中作用的兩個驅(qū)動力或驅(qū)動位移與動平臺的微旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系。又進(jìn)一步推導(dǎo)得到了動平臺輸入柔度表達(dá)式的簡化形式,并通過有限元進(jìn)行了仿真分析,表明理論結(jié)果與仿真結(jié)果的相對誤差約為7.3%。最后,針對所設(shè)計的四自由度柔順平臺的工作空間進(jìn)行了分析,由于Awtar平動柔順機(jī)構(gòu)與柔順微轉(zhuǎn)動平臺結(jié)構(gòu)的工作空間相互之間不耦合的特點,而采用分別求解然后進(jìn)行疊加的分析方法。以1.3的安全系數(shù)下材料達(dá)到彈性極限作為柔順機(jī)構(gòu)處于工作空間邊界的判斷依據(jù),通過有限元仿真得到動平臺在16處等間距的旋轉(zhuǎn)方向上的最大轉(zhuǎn)角,進(jìn)而利用MATLAB進(jìn)行曲面插值得到了動平臺在整周范圍內(nèi)形成的兩個直紋曲面,這兩個曲面之間的區(qū)域即為動平臺的微轉(zhuǎn)動工作空間;利用仿真分析得到Awtar柔順平臺近似的正方形工作空間區(qū)域大小。
【關(guān)鍵詞】：四自由度 柔順機(jī)構(gòu) 解耦 螺旋理論 柔度分析 工作空間
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符號對照表12-14
• 縮略語對照表14-17
• 第一章 緒論17-23
• 1.1 研究的背景和意義17
• 1.2 柔順機(jī)構(gòu)概述17-18
• 1.3 柔順微納定位/調(diào)整平臺的研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4 本文主要工作21-23
• 第二章 微動柔順平臺的構(gòu)型設(shè)計23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 四自由度全對稱剛性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的綜合23-25
• 2.3 柔順模塊的選取與分析25-34
• 2.3.1 柔順鉸鏈的類型25-27
• 2.3.2 Awtar柔順平臺27-31
• 2.3.3 轉(zhuǎn)動柔順模塊設(shè)計31-33
• 2.3.4 DxDyRxRy四自由度柔順平臺33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 微動柔順平臺的自由度分析35-53
• 3.1 引言35
• 3.2 螺旋理論概述35-39
• 3.2.1 直線的矢量表示35-36
• 3.2.2 線矢量與螺旋36-37
• 3.2.3 旋量的代數(shù)運(yùn)算37
• 3.2.4 剛體的瞬時運(yùn)動螺旋37-38
• 3.2.5 剛體上作用的力螺旋38-39
• 3.2.6 反螺旋系及其物理意義39
• 3.3 柔順機(jī)構(gòu)自由度分析39-52
• 3.3.1 柔順機(jī)構(gòu)自由度分析原理39-42
• 3.3.2 典型柔順鉸鏈的自由度空間矩陣的建立42-44
• 3.3.3 四自由度柔順平臺的自由度驗證44-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 微動柔順平臺的柔度建模與分析53-73
• 4.1 引言53
• 4.2 柔順機(jī)構(gòu)線性柔度矩陣的分析方法53-54
• 4.3 柔順滑移鉸的柔度分析54-62
• 4.3.1 柔順滑移鉸鏈柔度矩陣的推導(dǎo)54-60
• 4.3.2 柔度陣的算例與軸向剛度仿真驗證60-62
• 4.4 柔順虎克鉸柔度矩陣的建立62-63
• 4.5 柔順微轉(zhuǎn)動平臺的輸入柔度分析63-71
• 4.5.1 輸入柔度表達(dá)式的推導(dǎo)63-71
• 4.5.2 平動自由度與旋轉(zhuǎn)自由度的控制獨(dú)立性71
• 4.6 本章小結(jié)71-73
• 第五章 微動柔順平臺的工作空間分析73-83
• 5.1 引言73
• 5.2 柔順平臺的工作空間分析73-81
• 5.2.1 柔順微轉(zhuǎn)動平臺的工作空間分析73-79
• 5.2.2 Awtar柔順平臺的工作空間分析79-81
• 5.3 本章小結(jié)81-83
• 第六章 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 總結(jié)83-84
• 6.2 展望84-85
• 附錄A85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-93
• 作者簡介93-95

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃宇中,張宗明,何奇?zhèn)?機(jī)器人靈活工作空間的邊界分析[J];機(jī)器人;1991年02期

2 席裕庚,應(yīng)智遠(yuǎn);機(jī)器人可達(dá)工作空間數(shù)值計算的新方法[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;1992年02期

3 梁祖光;閆啟文;;廢棄工廠在工作空間設(shè)計中的再利用[J];美術(shù)大觀;2012年10期

4 朱建敏,許有恒;一種實用機(jī)器人全方位工作空間的解析分析法[J];上海機(jī)械學(xué)院學(xué)報;1988年04期

5 朱海飛;管貽生;吳文強(qiáng);蔡傳武;周雪峰;張宏;;基于二分逼近原理的定姿態(tài)工作空間快速搜索方法[J];機(jī)器人;2013年06期

6 謝志明;體驗工作空間[J];室內(nèi)設(shè)計與裝修;2004年07期

7 汪鐘正;n—R副機(jī)械手工作空間內(nèi)通孔空腔特性分析[J];武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1987年03期

8 陳在禮,陳學(xué)生,謝濤;用遺傳算法解具有給定工作空間的并聯(lián)機(jī)構(gòu)綜合問題[J];中國機(jī)械工程;2002年03期

9 趙學(xué)滿;李永剛;;新型三坐標(biāo)并聯(lián)動力頭工作空間分析[J];機(jī)械設(shè)計;2010年11期

10 汪選要;曹毅;黃真;;冗余并聯(lián)柔索機(jī)構(gòu)姿態(tài)工作空間的研究[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2012年12期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李瑞琴;趙耀虹;肖登紅;梁晶晶;;一種平面n構(gòu)件串聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間分析方法[A];第9屆中國機(jī)構(gòu)與機(jī)器科學(xué)應(yīng)用國際會議（CCAMMS 2011）暨中國輕工機(jī)械協(xié)會科技研討會論文集[C];2011年

2 桑建;陳志平;張巨勇;;一種欠約束六自由度絲牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間的求解方法[A];中國電子學(xué)會電子機(jī)械工程分會2009年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

3 劉辛軍;汪勁松;米浦波;王立平;;DELTA并聯(lián)機(jī)器人最大內(nèi)切工作空間的幾何求解[A];2001年中國智能自動化會議論文集（上冊）[C];2001年

4 藍(lán)兆輝;蘇民偉;;平面并聯(lián)機(jī)械手靈活工作空間及其空洞分析[A];第十二屆全國機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2000年

5 黃誠;劉華平;左小五;朱記全;胡才紅;孫富春;;基于Kinect的人機(jī)協(xié)作[A];2013年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議論文集（第四分冊）[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊義先;大學(xué)里誰比誰重要[N];大眾科技報;2011年

2 安暉 魏屹東 山西大學(xué)科學(xué)技術(shù)哲學(xué)研究中心、哲學(xué)社會學(xué)學(xué)院;意識產(chǎn)生于全局工作空間[N];中國社會科學(xué)報;2011年

3 本報記者 于澤;思杰發(fā)布工作空間套件[N];計算機(jī)世界;2014年

4 本報記者 卜娜;在哪兒上班將不再重要[N];中國計算機(jī)報;2014年

5 《網(wǎng)絡(luò)世界》記者 于翔;思杰推出移動工作空間套件[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2014年

6 《網(wǎng)絡(luò)世界》記者 蒙克;打造“用戶為中心”協(xié)作式工作空間[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2013年

7 錢偉;將人文環(huán)境帶入工作空間[N];科技日報;2006年

8 本報記者 卜娜;虛擬工作空間：讓工作、生活和諧相處[N];中國計算機(jī)報;2014年

9 楊威、劉強(qiáng);鄭州支隊“三個半小時”拓展思想工作空間[N];人民武警報;2012年

10 楊文濤;俄羅斯家具市場概觀[N];遠(yuǎn)東經(jīng)貿(mào)導(dǎo)報;2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 曹毅;顯微外科手術(shù)機(jī)器人工作空間分析與綜合[D];天津大學(xué);2004年

2 韓方元;并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)正解新算法及工作空間本體研究[D];吉林大學(xué);2011年

3 薛子云;一種三自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制技術(shù)研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 傘紅軍;新型五軸并串聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動學(xué)分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王加森;面向食品材料的高仿真咀嚼平臺研究[D];江南大學(xué);2015年

2 羅攀;熔融擠壓快速成型機(jī)機(jī)構(gòu)與擠出的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 張雄杰;基于Xsens MVN慣性運(yùn)動捕捉系統(tǒng)裝備的人體運(yùn)動特性研究[D];燕山大學(xué);2016年

4 姜云;注射用藥物自動配置裝置的設(shè)計研究[D];青島大學(xué);2016年

5 謝章;下裝六自由度位置姿態(tài)動態(tài)調(diào)整裝置的設(shè)計與研究[D];重慶大學(xué);2016年

6 葛世濱;一種四自由度微動柔順平臺的設(shè)計與研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

7 王美麗;工作空間情感化設(shè)計之探索[D];天津美術(shù)學(xué)院;2007年

8 高飛翔;一種新穎的機(jī)器人系統(tǒng)實體布局階段工作空間最大化方法[D];華東理工大學(xué);2015年

9 梁春輝;擬人靈巧手的設(shè)計及其工作空間研究[D];浙江理工大學(xué);2010年

10 金京哲;并聯(lián)機(jī)器人工作空間的分析與模擬[D];燕山大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：一種四自由度微動柔順平臺的設(shè)計與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：252723