發(fā)布時(shí)間：2020-10-20 15:42

　　 并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、精度高等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。本文在已有新型4-CRU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,利用單開鏈原理對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,得到機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的方位特征集、自由度數(shù)目F=4及類型、機(jī)構(gòu)耦合度?=2。以此為基礎(chǔ),利用結(jié)構(gòu)降耦原理對(duì)其降耦并得到新型低耦合度?=1的2-(CRR)_2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)。本文以2-(CRR)_2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)、工作空間、尺度優(yōu)化、軌跡規(guī)劃進(jìn)行以下四個(gè)方面的研究工作。第一,2-(CRR)_2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。利用坐標(biāo)變換規(guī)律及桿長約束條件,建立2-(CRR)_2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正、逆解模型。依據(jù)該機(jī)構(gòu)構(gòu)件間的幾何關(guān)系及其運(yùn)動(dòng)約束,將機(jī)構(gòu)位置正解模型轉(zhuǎn)化為一維超越方程。求解中,首先采用一維搜索法可得一維超越方程的多個(gè)解區(qū)間,然后利用黃金分割法對(duì)多個(gè)解區(qū)間進(jìn)行迭代搜索,得到全部高精度數(shù)值解。通過算例證明該模型建立正確,求解方法精度高、穩(wěn)定性好、收斂速度快。為進(jìn)一步對(duì)該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行研究,利用矢量法建立機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的矢量方程,結(jié)合桿長約束條件得到機(jī)構(gòu)速度、加速度正、逆解模型。利用MATLAB編程進(jìn)行數(shù)值算例,繪制了機(jī)構(gòu)速度、加速度曲線。同時(shí),以數(shù)值算例中的驅(qū)動(dòng)函數(shù)作為輸入,應(yīng)用ADAMS進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,得到其速度、加速度曲線與MATLAB數(shù)值算例一致。結(jié)果表明,所建立的解析模型和分析方法正確、可行,為后續(xù)的參數(shù)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。第二,2-(CRR)_2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間分析。以該機(jī)構(gòu)位置逆解模型為基礎(chǔ),結(jié)合機(jī)構(gòu)桿長、轉(zhuǎn)角等約束條件,建立機(jī)構(gòu)工作空間數(shù)學(xué)模型。利用MATLB進(jìn)行數(shù)值搜索滿足約束條件的點(diǎn),得到該機(jī)構(gòu)工作空間“點(diǎn)集”數(shù)。同時(shí),繪制出該機(jī)構(gòu)工作空間三維點(diǎn)云圖、各方向投影點(diǎn)云圖。觀察工作空間點(diǎn)云圖可知,該機(jī)構(gòu)工作空間形狀規(guī)則、內(nèi)部無空洞且對(duì)稱性較好。與此同時(shí),采用單一變量法研究機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)工作空間大小的影響,為該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。第三,2-(CRR)_2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)的尺度優(yōu)化。以機(jī)構(gòu)工作空間最大為優(yōu)化目標(biāo),建立尺度優(yōu)化模型。利用差分進(jìn)化算法求解該優(yōu)化問題,得到最優(yōu)機(jī)構(gòu)的全部尺度參數(shù)。通過優(yōu)化后機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)再次進(jìn)行工作空間分析,結(jié)果顯示優(yōu)化后機(jī)構(gòu)工作空間范圍更大,“點(diǎn)集”數(shù)約增大6倍、形狀更加規(guī)則。研究結(jié)果表明該尺度優(yōu)化模型建立及解析方法正確、效果好。第四,2-(CRR)_2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)軌跡規(guī)劃。給定機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)“門字框”形運(yùn)動(dòng)軌跡,選取軌跡的上12個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。以機(jī)構(gòu)位置逆解為基礎(chǔ),利用差分進(jìn)化算法將驅(qū)動(dòng)函數(shù)擬合為4~8次多項(xiàng)式函數(shù)。并以之作為輸入、進(jìn)行ADAMS運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,得到機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)路徑、速度及加速度。結(jié)果表明,動(dòng)平臺(tái)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與期望軌跡基本吻合、速度與加速度無明顯波動(dòng)、沖擊小,在末端位置與期望值有略小偏差,滿足一般精度要求。
【學(xué)位單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH112
【部分圖文】：

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為飛行模擬器裝置的本體結(jié)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的提出對(duì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，并被稱之為 Stewart 平臺(tái)如圖 1.1 所示[2]。者 Hunt 亦以 Stewart 平臺(tái)為研究對(duì)象，對(duì)其機(jī)構(gòu)自由度及總體

航天對(duì)接器

圖 1.2 航天對(duì)接器器械器械中，多數(shù)康復(fù)機(jī)器人采用了并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為其本體結(jié)構(gòu)。Kreb[康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)采用的為 2 自由度并示。1999 年，Reinkensmeyer 等[6]試制出一種以并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為本體訓(xùn)練裝置—ARM-Guide，該裝置可應(yīng)用于測(cè)量康復(fù)患者上肢的可
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10 ;第三屆并聯(lián)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵問題與未來發(fā)展方向國際會(huì)議征文通知[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年17期

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