本文選題：三維鼠標 + Delta機構(gòu)��； 參考：《山東理工大學》2013年碩士論文

【摘要】：隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展,三維鼠標的應(yīng)用將更加廣泛,本文對基于Delta機構(gòu)的三維鼠標設(shè)計理論進行了詳細研究,完成了以下工作： (1)本文通過螺旋理論對Delta機構(gòu)做了自由度分析,避免了自由度計算中因過約束的存在Kutzbach-Gruble公式計算不準確的問題,同時應(yīng)用螺旋理論對確定自由度的類型也避免了李代數(shù)和群論的復雜,簡易準確,具有廣泛的推廣意義。 (2)應(yīng)用解析法中矢量代數(shù)法與消元法相結(jié)合的方法對Delta機構(gòu)運動學反解進行分析,用解析法中的矩陣法對Delta機構(gòu)運動學正解進行分析,有效的避開了解析法數(shù)學推導復雜的缺點,簡單而快速。 (3)根據(jù)并聯(lián)機構(gòu)的運動特點,推導出三自由度Delta并聯(lián)機構(gòu)的Jacobian矩陣。之后對其速度和加速度進行了分析,最后做了Adams仿真。通過速度和加速度對應(yīng)的曲線關(guān)系,體現(xiàn)出輸入對輸出的影響。在對Delta機構(gòu)反解推導的基礎(chǔ)上,對機構(gòu)的工作空間進行了分析,給出了Matlab仿真實例。 (4)對Delta并聯(lián)機構(gòu)的奇異性、靈巧度、條件數(shù)、各向同性等問題進行了分析,為三維鼠標的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。 (5)在對三維鼠標機械本體Delta機構(gòu)進行理論分析之后,設(shè)計了三維鼠標的結(jié)構(gòu)模型,選用旋轉(zhuǎn)電位器作為傳感元件,利用其角度值與電壓值唯一對應(yīng)且無需判斷旋轉(zhuǎn)方向的優(yōu)點,使電路設(shè)計更加簡單,成本低,鼠標分辨率高。 本課題的研究成果能夠應(yīng)用于娛樂、機器人仿真、醫(yī)學、工業(yè)等諸多領(lǐng)域,如三維操作系統(tǒng)的輸入設(shè)備、各種游戲類、模擬類虛擬場景的三維控制、機器人主從控制系統(tǒng)、飛行器仿真、手術(shù)控制等。
[Abstract]:With the development of virtual reality technology, the application of 3D mouse will be more extensive. In this paper, the design theory of 3D mouse based on Delta mechanism is studied in detail. The following works have been accomplished: (1) in this paper, the degree of freedom of Delta mechanism is analyzed by spiral theory, which avoids the problem of inaccuracy of Kutzbach-Gruble formula in the calculation of freedom due to over-constraint. At the same time, the use of helical theory to determine the type of freedom also avoids the complexity of lie algebra and group theory, and is simple and accurate. (2) the inverse kinematics solution of Delta mechanism is analyzed by the combination of vector algebra method and elimination method in analytic method, and the forward kinematic solution of Delta mechanism is analyzed by matrix method in analytic method. It effectively avoids the complex shortcomings of analytical mathematical derivation, and is simple and fast. (3) according to the kinematic characteristics of parallel mechanism, the Jacobian matrix of 3-DOF Delta parallel mechanism is derived. Then the velocity and acceleration are analyzed, and finally Adams simulation is done. Through the curve relation between velocity and acceleration, the effect of input on output is shown. On the basis of deducing the inverse solution of Delta mechanism, the workspace of the mechanism is analyzed, and an example of Matlab simulation is given. (4) the singularity, dexterity, condition number and isotropy of Delta parallel mechanism are analyzed. It provides a theoretical basis for the structural design of 3D mouse. (5) after theoretical analysis of the 3D mouse mechanical Delta mechanism, the structural model of 3D mouse is designed, and the rotating potentiometer is selected as the sensing element. The advantages of unique correspondence between angle value and voltage value and no need to judge the rotation direction are used to make the circuit design simpler, lower cost and higher mouse resolution. The research results of this subject can be applied to many fields such as entertainment, robot simulation, medicine, industry and so on, such as the input equipment of 3D operating system, all kinds of games, the 3D control of virtual scene of analog class, the master-slave control system of robot, etc. Aircraft simulation, surgical control, etc.
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP334.2

【參考文獻】

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本文編號：2102522