為實現(xiàn)3D打印機對曲面的精細(xì)化打印,對3D打印機的噴頭結(jié)構(gòu)的快速響應(yīng)和精確控制提出了更高的要求,為此設(shè)計了一種可以實現(xiàn)姿態(tài)控制的平面4-RRR冗余并聯(lián)機構(gòu)。根據(jù)機構(gòu)的特點,在運動學(xué)基礎(chǔ)上,利用虛功原理建立該機構(gòu)的動力學(xué)模型,然后以混合驅(qū)動方式并借助最小二范數(shù)法實現(xiàn)機構(gòu)等效廣義力到軸向驅(qū)動力的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,對驅(qū)動力二范數(shù)和最小驅(qū)動總功率進(jìn)行優(yōu)化,分別得到角速度、驅(qū)動力與驅(qū)動功率變化曲線。結(jié)果表明:該機構(gòu)驅(qū)動力二范數(shù)解和最小驅(qū)動總功率解的差異略小,其驅(qū)動電機做功減少了1.17%。結(jié)合驅(qū)動力二范數(shù)、最小驅(qū)動總功率的優(yōu)化結(jié)果,選取混合驅(qū)動的驅(qū)動方式,可以實現(xiàn)冗余并聯(lián)機構(gòu)驅(qū)動器瞬時驅(qū)動力與瞬時驅(qū)動功率的均衡,并降低機構(gòu)運動過程中的功耗,實現(xiàn)3D打印機噴頭機構(gòu)的快速響應(yīng)。 

【文章來源】：機床與液壓. 2020,48(13)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

3D打印并聯(lián)機器人機構(gòu)簡圖

一般計算封閉鏈動力學(xué)模型的經(jīng)典方法:首先形成一個等價樹結(jié)構(gòu),然后利用拉格朗日乘子法或達(dá)朗貝爾原理或虛功原理或哈密爾頓原理或牛頓-歐拉法或凱恩法處理系統(tǒng)的約束;其中,虛功原理可以有效地完成對并聯(lián)機器人動力學(xué)的建模[14]。故本文作者采用虛功原理對3D打印冗余并聯(lián)機器人進(jìn)行動力學(xué)模型建模,其模型如圖2所示。對式(6)進(jìn)行變換得支鏈桿SiRi角速度矩陣和點Si的速度矩陣分別為

綜合分析3D打印機器人試驗條件及冗余并聯(lián)機構(gòu)的實際要求,設(shè)定該機器人的工作臺尺寸為350 mm×350 mm×320 mm,動平臺邊長a=70 mm,靜平臺邊長b=100 mm,連桿SiRi的長c=60 mm,連桿RiMi的長d=200 mm。采用MATLAB中的Sumlink工具箱編程進(jìn)行數(shù)值模擬分析。通過數(shù)值編程得到該機器人的結(jié)構(gòu)模擬圖如圖3所示。選擇典型工況進(jìn)行混合驅(qū)動下的剛體動力學(xué)與能耗分析,設(shè)動平臺末端運動軌跡為

【參考文獻(xiàn)】：
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