【摘要】：本文密切結(jié)合我國高端裝備制造業(yè)對高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人的重要需求,借助共形幾何代數(shù)(CGA)這一數(shù)學(xué)工具,以具有兩轉(zhuǎn)動及一移動(1T2R和2R1T)運動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對象,對其開展了構(gòu)型綜合、全關(guān)節(jié)逆解和拓?fù)錁?gòu)型優(yōu)選等工作。主要取得的研究成果如下:(1)構(gòu)型綜合�；诠残螏缀未鷶�(shù),對1T2R和2R1T這兩類并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一構(gòu)型綜合。描述1T2R和2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)動平臺的連續(xù)運動,并推導(dǎo)兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系;根據(jù)動平臺運動與支鏈運動的關(guān)系,運用共形幾何代數(shù)的運算性質(zhì),得到每一類支鏈中各運動副軸線的裝配條件;通過七類運動副組合之間的等效替換,生成等效支鏈;為防止機(jī)構(gòu)出現(xiàn)目標(biāo)運動以外的自由度,給定支鏈間的裝配條件,綜合得到1T2R和2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)。(2)全關(guān)節(jié)逆解。將并聯(lián)機(jī)構(gòu)的全關(guān)節(jié)逆解問題分解為各支鏈的全關(guān)節(jié)逆解問題。以支鏈各運動副裝配條件為基礎(chǔ),采用參數(shù)化的方法建立四類基本支鏈的運動學(xué)模型,得到基本支鏈的全關(guān)節(jié)逆解;通過七種運動副組合之間的運動學(xué)關(guān)系,得到等效支鏈的全關(guān)節(jié)逆解;利用1T2R和2R1T機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系,得到兩者的全關(guān)節(jié)逆解。(3)拓?fù)錁?gòu)型優(yōu)選。通過對并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力分析和剛度分析,并運用虛功原理,建立并聯(lián)機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)剛度同動平臺剛度之間的映射模型;從能量的角度出發(fā),以動平臺發(fā)生單位形變時機(jī)構(gòu)存儲的能量為基礎(chǔ),構(gòu)造拓?fù)錁?gòu)型評價指標(biāo)。借助全關(guān)節(jié)逆解,以該指標(biāo)為依據(jù)對七類1T2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行快速優(yōu)選,并研究支鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、支鏈布局對機(jī)構(gòu)剛度性能的影響。
【圖文】：

第一章 緒 論根據(jù)機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣M成，工業(yè)機(jī)器人可分為兩類：串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人。串聯(lián)機(jī)器人具有較高的靈活性和較大的工作空間，目前對串聯(lián)機(jī)器人的認(rèn)知和設(shè)計已基本成熟，全球多家機(jī)器人公司已研發(fā)出多種基于串聯(lián)機(jī)器人的制造裝備，如 ABB 公司的 IRB 機(jī)器人和 KUKA 公司的 KR 機(jī)器人（圖 1-1），該類機(jī)器人已經(jīng)在汽車工業(yè)、電子電氣等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。并聯(lián)機(jī)器人與串聯(lián)機(jī)器人形成互補(bǔ)，具有剛度/體積比大、動態(tài)性能好、精度高以及便于模塊化設(shè)計等優(yōu)點，受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，已應(yīng)用到現(xiàn)代尖端技術(shù)的諸多領(lǐng)域，如航空航天運載模擬器、衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)、宇宙飛船對接、五軸數(shù)控機(jī)床、高精密未操作機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人等[2-4]（圖 1-2）。

第一章 緒 論工、汽車制造和裝配等領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用[10]。其中，Tricept[11]，Sprint Z3[12]和 Exechon[13]是這類少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中最成功的例子。Tricept 機(jī)器人由并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體部分和一個兩自由度 A/C 轉(zhuǎn)頭組成，如圖 1-3所示。其中，并聯(lián)機(jī)構(gòu)本體部分由一條被動 UP 支鏈和三條軸對稱布置的主動UPS 無約束支鏈構(gòu)成（U 表示虎克較，P 表示移動副，P 表示主動移動副，S 表示球鉸鏈），具有兩個轉(zhuǎn)動和一個移動 (2R1T) 的運動能力。在Tricept機(jī)器人中，兩自由度 A/C 轉(zhuǎn)頭用于調(diào)整末端姿態(tài)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)部分主要用于實現(xiàn)對末端位置的控制，因此，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)又被稱為位置類機(jī)構(gòu)。Tricept 機(jī)器人具有較高的可重構(gòu)性和良好的動態(tài)性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域[14]。例如，大眾、通用、寶馬等著名汽車生產(chǎn)商均已購買 Tricept 機(jī)器人的專利使用許可，將其應(yīng)用于汽車箱體類零部件加工和裝配；空客、波音等著名航空公司將 TriceptT9000 用于大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的銑削加工。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP242;TH112

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉辛軍;謝福貴;汪勁松;;當(dāng)前中國機(jī)構(gòu)學(xué)面臨的機(jī)遇[J];機(jī)械工程學(xué)報;2015年13期

2 彭忠琦;;并聯(lián)機(jī)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用[J];光機(jī)電信息;2011年12期

3 路懿;胡波;;少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究進(jìn)展[J];燕山大學(xué)學(xué)報;2011年05期

4 李秦川;陳志;陳巧紅;武傳宇;黃真;;[PP]S類并聯(lián)機(jī)構(gòu)無伴隨運動的結(jié)構(gòu)條件[J];機(jī)械工程學(xué)報;2010年15期

5 黃昔光;廖啟征;;空間6R串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)位置逆解新算法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2010年03期

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本文編號：2596489