【摘要】：由于構(gòu)件摩擦磨損、加工精度、裝配誤差的影響,機構(gòu)中不可避免的存在運動副間隙,使機構(gòu)的運動精度產(chǎn)生極大影響,產(chǎn)生隨機的不確定性輸出誤差。論文基于間隙等效連桿的分析方法,使由運動副間隙引起的不確定性輸出誤差可以進行定性分析并加以定量計算;因此針對高等復(fù)雜機構(gòu)中普遍存在的運動副間隙現(xiàn)象,本文從典型的平面和空間并聯(lián)機構(gòu)入手,對考慮運動副間隙的并聯(lián)機構(gòu)輸出誤差進行深入研究。論文做了以下工作:1)結(jié)合等效連桿建模思想,將運動副間隙簡化為虛擬連桿,建立平面并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)誤差模型。基于N-bar旋轉(zhuǎn)定理和關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)空間(JRS),將平面并聯(lián)機構(gòu)的輸出誤差問題轉(zhuǎn)化為連桿機構(gòu)的可動性分析問題。2)對平面單閉環(huán)并聯(lián)機構(gòu)的輸出誤差進行研究,以2-dof五桿并聯(lián)機構(gòu)為對象,利用所建立的運動學(xué)誤差模型,深入研究運動副間隙影響下的輸出誤差,并繪出了精確誤差范圍;針對平面多自由度多閉環(huán)并聯(lián)機構(gòu),基于全微分機構(gòu)誤差分析理論,引入二級桿組特性,提出運用模塊化的方法研究機構(gòu)的輸出誤差,實現(xiàn)數(shù)學(xué)計算用于連桿機構(gòu)的拓?fù)渥R別,推導(dǎo)出正向求解末端位移和逆向求解角度偏差的表達式。輔以平面2-dof七桿并聯(lián)機構(gòu)分解計算實例,驗證了所提方法的有效性。3)針對平面3-dof對稱并聯(lián)機構(gòu),以連桿機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)性極限特征為基礎(chǔ),從眾多導(dǎo)致誤差的因素中分離出了運動副間隙一項,實現(xiàn)所有平面3-RRR機構(gòu)處于極限位置誤差構(gòu)型;基于帶移動副的平面多桿機構(gòu)運動準(zhǔn)則,統(tǒng)一移動副和旋轉(zhuǎn)副兩種誤差模型,研究帶移動副的拓?fù)錁?gòu)型,繪出了機構(gòu)最大誤差范圍分布。4)結(jié)合虛位移原理,對考慮運動副間隙影響下空間并聯(lián)機構(gòu)的誤差問題進行研究,得出輸出姿態(tài)誤差函數(shù);針對空間旋轉(zhuǎn)副,球面高副的不同接觸類型,建立運動學(xué)誤差模型,利用所得誤差函數(shù)分別求解三種運動副的輸出誤差最值,通過三自由度Delta機構(gòu)實例,得出了相應(yīng)的誤差區(qū)域邊界值結(jié)果。論文對于指導(dǎo)并聯(lián)機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計,合理選擇機構(gòu)的運動副間隙值,使誤差區(qū)域在安全可控的誤差范圍之內(nèi)具有一定的工程實際意義,為后續(xù)提出減小誤差的方法和設(shè)計補償提供一定理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

工作精度成為衡量一個機器人研發(fā)成功與否的重要標(biāo)志，很多的應(yīng)用車間也高精密的機器人。尤其是在一些需要精密操作的行業(yè)，例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，沿學(xué)科研究機構(gòu)開始用精密并聯(lián)機器人代替人來進行手術(shù)操作，電子集成加業(yè)也需要高精密的分揀機器人來完成絕大部分的工作，所以機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計開始向著高精密，高可靠性的方向發(fā)展與研究，機器人面對日益復(fù)雜的工作與環(huán)境，，功能更加復(fù)雜，任務(wù)更加多樣化。提高機器人的操作精度在當(dāng)下的發(fā)展過程中顯得尤為重要，在實際的機器人機械結(jié)構(gòu)當(dāng)中，機械系統(tǒng)通過機實現(xiàn)系統(tǒng)的運動要求和力學(xué)傳遞等，而機構(gòu)中的構(gòu)件是通過運動副鉸鏈連接常機構(gòu)越復(fù)雜、功能越強大、構(gòu)件越多，需要采用的運動副也越多。由于并構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性，桿件和運動副鉸鏈在加工和裝配過程中不可避免的存在間隙長等誤差，運動輸出誤差存在多樣性和不確定性，相應(yīng)的運動精度具有隨機性[1以研究和分析平面并聯(lián)機構(gòu)和空間并聯(lián)機器人的誤差顯得尤為重要。

間隙量變得更大，同時產(chǎn)生過大的噪音，降低機械效率[9]。在實際的并聯(lián)機構(gòu)中，動副間隙來源主要有三處，其一是要保證正常運動所必需設(shè)計的，加工形成的則裝配間隙[10-11]，其二是運動副構(gòu)件加工、制造和裝配過程中，必然會存在一的誤差，其三是機構(gòu)長期處于工作狀態(tài)下，不斷正常運動，構(gòu)件摩擦與磨損而起的運動副間隙[12-13]，如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH112

【參考文獻】

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本文編號：2707836