【摘要】：多軸系統(tǒng)如今已廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)加工的的各個領域,如打磨、表面加工、噴印、抓放、裝配、冶金。多軸系統(tǒng)類型眾多,但以數(shù)控機床以及工業(yè)機器人最為典型。這類裝置通常結構復雜,體積較大;對于傳統(tǒng)五軸機床,其運動學性能雖較好,但由于其自身結構模型,常常伴隨有奇異點問題。曲面打印過程連續(xù)并對速度變化敏感,球形電機作為一種新型的多軸系統(tǒng),具有三旋轉自由度的靈活運動特點,與三平動自由度平臺組成六自由度移動平臺,球形電機具有反應迅速,體積小,結構簡單,運動學性能好,無奇異點的優(yōu)點因此適合該應用場合。本文詳細說明了球形電機進行曲面打印時運動配合的軌跡規(guī)劃的相關內(nèi)容,包括對六自由度球形電機移動平臺進行了運動學建模,結合拉格朗日乘子法提出了逆運動學計算及其優(yōu)化模型,并提出了一種限制γ位移行程范圍的算法;提出了一種基于Smoothstep函數(shù)的多項式加減速模型的一般公式,將該模型應用于規(guī)劃曲面電路打印的進給速度,可以避免打印過程中產(chǎn)生加速度過大,造成振動和沖擊的現(xiàn)象。利用運動學優(yōu)化模型和速度規(guī)劃的理論分析進行了仿真,仿真結果作為后續(xù)控制系統(tǒng)的輸入,構建了球形電機移動平臺的實驗平臺,進行了打印軌跡跟蹤實驗,驗證了球形電機移動平臺在曲面打印中的可行性。
【圖文】：

1.1 課題目的與意義隨著現(xiàn)代工業(yè)水平的發(fā)展，，機械系統(tǒng)日益復雜化，多軸系統(tǒng)已廣泛應用于現(xiàn)代業(yè)加工的的各個領域，如在打磨、表面加工、噴印、抓放、裝配、冶金等工業(yè)領域中多軸數(shù)控機床和工業(yè)機器人扮演著至關重要的作用。多軸機械系統(tǒng)，是由電子方式制，實現(xiàn)多個機械軸之間協(xié)同作用以達到高效率、高質(zhì)量、高精度生產(chǎn)的的一種機電一體化設備。多軸系統(tǒng)類型眾多，但由于多軸數(shù)控機床以及工業(yè)機器人（圖 1.1）在各工業(yè)域的廣泛應用，二者漸漸成為了多軸系統(tǒng)的代名詞。數(shù)控機床和工業(yè)機器人這類裝都是通過電子方式控制多臺電機協(xié)同工作以達到運動要求，通常結構復雜，體積大；對于傳統(tǒng)五軸機床，其運動學性能雖較好，但由于其自身結構，常常伴隨有奇異點問題[1]。因此，對于新型的多軸系統(tǒng)的需求日益增加，該多軸系統(tǒng)應具有體積小結構簡單，運動學性能好，精度高等優(yōu)點。

圖 1.4 感應式球形電機（左）與超聲波球形電機（右）圖 1.5 永磁球形電機模型[57]國內(nèi)對球形電機的研究也很早，如 1989 年西北工業(yè)大學蘇仲飛等人研制了一臺三自由度球形直流電機。但是該電機只能實現(xiàn)二自由度的運動。2003 業(yè)大學吳立建等人提出了雙極型永磁球形電機，首次將轉子的繞組改成了磁極。2006 年合肥工業(yè)大學李爭等人研究了一種新型的仿機器人關節(jié)的永
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242.2;TP334.8

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本文編號：2688683