【摘要】：本文密切結(jié)合我國(guó)高端裝備制造業(yè)對(duì)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(dòng)及一移動(dòng)(1T2R和2R1T)運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,對(duì)其開(kāi)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(duì)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(dòng)平臺(tái)的連續(xù)運(yùn)動(dòng),并推導(dǎo)兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系;根據(jù)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)與支鏈運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,運(yùn)用共形幾何代數(shù)的運(yùn)算性質(zhì),得到每一類支鏈中各運(yùn)動(dòng)副軸線的裝配條件;通過(guò)七類運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(wèn)題分解為各支鏈的全關(guān)節(jié)逆解問(wèn)題。以支鏈各運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)模型,得到基本支鏈的全關(guān)節(jié)逆解;通過(guò)七種運(yùn)動(dòng)副組合之間的運(yùn)動(dòng)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(guò)對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力分析和剛度分析,并運(yùn)用虛功原理,建立并聯(lián)機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)剛度同動(dòng)平臺(tái)剛度之間的映射模型;從能量的角度出發(fā),以動(dòng)平臺(tái)發(fā)生單位形變時(shí)機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的能量為基礎(chǔ),構(gòu)造拓?fù)錁?gòu)型評(píng)價(jià)指標(biāo)。借助全關(guān)節(jié)逆解,以該指標(biāo)為依據(jù)對(duì)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(duì)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(duì)串聯(lián)機(jī)器人的認(rèn)知和設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)性能好、精度高以及便于模塊化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，受到了國(guó)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(yùn)載模擬器、衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)、宇宙飛船對(duì)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(gè)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(dòng) UP 支鏈和三條軸對(duì)稱布置的主動(dòng)UPS 無(wú)約束支鏈構(gòu)成（U 表示虎克較，P 表示移動(dòng)副，P 表示主動(dòng)移動(dòng)副，S 表示球鉸鏈），具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng) (2R1T) 的運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)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(gòu)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP242;TH112

【參考文獻(xiàn)】

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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(bào);2011年05期

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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(bào);2010年03期

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本文編號(hào)：2596489