【摘要】：支鏈布局方式對(duì)少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)約束及運(yùn)動(dòng)學(xué)性能具有非常重要的影響作用，而目前針對(duì)此方面的研究尚處于個(gè)案研究階段。本文以一類含有5自由度運(yùn)動(dòng)支鏈的3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，揭示機(jī)構(gòu)支鏈布局方式對(duì)該類機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)約束影響關(guān)系及其對(duì)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)學(xué)層面上的影響作用，主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 1、首先確定單個(gè)運(yùn)動(dòng)副的空間布置參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)組成并聯(lián)機(jī)構(gòu)的不同運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)形式，確定決定支鏈布局形式的尺度參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)支鏈空間布局方式變化的幾何問(wèn)題轉(zhuǎn)化為參數(shù)取值及組合的數(shù)學(xué)問(wèn)題，通過(guò)參數(shù)的不同取值和組合可得到由相同運(yùn)動(dòng)支鏈構(gòu)成的不同機(jī)構(gòu)構(gòu)型，這對(duì)提出新型機(jī)構(gòu)構(gòu)型具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。 2、借助螺旋理論，建立少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的全雅克比矩陣，得到少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的速度正、逆解模型，進(jìn)而獲得機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)支鏈的末端速度，在此基礎(chǔ)上通過(guò)考察運(yùn)動(dòng)支鏈驅(qū)動(dòng)力與支鏈末端速度的方向關(guān)系，建立基于支鏈傳動(dòng)壓力角這一機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)性能指標(biāo)，為評(píng)價(jià)位姿耦合型少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能提供了有效指標(biāo)。 3、通過(guò)支鏈空間布局參數(shù)的不同取值和組合，分別得到由RPS、PRS、SPR以及PSR運(yùn)動(dòng)支鏈組成的不同構(gòu)型3-RPS、3-PRS、3-SPR以及3-PSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上研究了支鏈布局方式對(duì)上述并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)約束的影響關(guān)系，并利用支鏈傳動(dòng)壓力角運(yùn)動(dòng)學(xué)性能指標(biāo)，對(duì)所獲得的不同構(gòu)型的3-RPS、3-PRS、3-SPR以及3-PSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能進(jìn)行了分析與對(duì)比研究，為后續(xù)的機(jī)構(gòu)研究與構(gòu)型選型及優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ)。 本文研究成果對(duì)豐富和發(fā)展少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)學(xué)設(shè)計(jì)理論，推進(jìn)并聯(lián)機(jī)器人技術(shù)的工程應(yīng)用具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH112
【圖文】：

的關(guān)節(jié)串聯(lián)機(jī)構(gòu)，因此被稱為并聯(lián)機(jī)構(gòu)/機(jī)器人。與串聯(lián)式機(jī)構(gòu)相比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、運(yùn)動(dòng)慣量小、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，這與串聯(lián)式機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)和性能上形成互補(bǔ)關(guān)系，可完成串聯(lián)機(jī)構(gòu)無(wú)法完成的任務(wù)，從而擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。但此時(shí)的并聯(lián)機(jī)器人似乎并沒(méi)有引起太多人的關(guān)注，研究并聯(lián)機(jī)器人的學(xué)者也寥寥無(wú)幾，相關(guān)的研究工作亦無(wú)太多進(jìn)展。在沉寂了十多年之后，1994 年，在美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上，美國(guó)Ingersoll 公司、Giddings & Lewis 公司首次展出了稱為“六足蟲(chóng)”的 Hexapod( 圖1-7) 和“變異型”的 VARIAX(圖 1-8) 的并聯(lián)數(shù)控機(jī)床與加工中心，引起了巨大的轟動(dòng)，由于這種機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)鏈短、剛度大、質(zhì)量輕、成本低、容易實(shí)現(xiàn)六軸聯(lián)動(dòng)等特點(diǎn)，使得其一經(jīng)出現(xiàn)立刻引起了世界的關(guān)注，被媒體譽(yù)為“機(jī)床結(jié)構(gòu)的重大革命”和“二十一世紀(jì)的數(shù)控加工裝備”。由此在工程界和學(xué)術(shù)界掀開(kāi)了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究熱潮，世界各國(guó)也在此領(lǐng)域內(nèi)投入巨資進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)研發(fā)，大量新型結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)器人和機(jī)床不斷涌現(xiàn)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大其相關(guān)的理論研究也得到極大地加深。

的關(guān)節(jié)串聯(lián)機(jī)構(gòu)，因此被稱為并聯(lián)機(jī)構(gòu)/機(jī)器人。與串聯(lián)式機(jī)構(gòu)相比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、運(yùn)動(dòng)慣量小、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，這與串聯(lián)式機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)和性能上形成互補(bǔ)關(guān)系，可完成串聯(lián)機(jī)構(gòu)無(wú)法完成的任務(wù)，從而擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。但此時(shí)的并聯(lián)機(jī)器人似乎并沒(méi)有引起太多人的關(guān)注，研究并聯(lián)機(jī)器人的學(xué)者也寥寥無(wú)幾，相關(guān)的研究工作亦無(wú)太多進(jìn)展。在沉寂了十多年之后，1994 年，在美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上，美國(guó)Ingersoll 公司、Giddings & Lewis 公司首次展出了稱為“六足蟲(chóng)”的 Hexapod( 圖1-7) 和“變異型”的 VARIAX(圖 1-8) 的并聯(lián)數(shù)控機(jī)床與加工中心，引起了巨大的轟動(dòng)，由于這種機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)鏈短、剛度大、質(zhì)量輕、成本低、容易實(shí)現(xiàn)六軸聯(lián)動(dòng)等特點(diǎn)，使得其一經(jīng)出現(xiàn)立刻引起了世界的關(guān)注，被媒體譽(yù)為“機(jī)床結(jié)構(gòu)的重大革命”和“二十一世紀(jì)的數(shù)控加工裝備”。由此在工程界和學(xué)術(shù)界掀開(kāi)了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究熱潮，世界各國(guó)也在此領(lǐng)域內(nèi)投入巨資進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)研發(fā)，大量新型結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)器人和機(jī)床不斷涌現(xiàn)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大其相關(guān)的理論研究也得到極大地加深。

) 和“變異型”的 VARIAX(圖 1-8) 的并聯(lián)數(shù)控機(jī)床與加工中心，引起了巨轟動(dòng)，由于這種機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)鏈短、剛度大、質(zhì)量輕、成本低、容現(xiàn)六軸聯(lián)動(dòng)等特點(diǎn)，使得其一經(jīng)出現(xiàn)立刻引起了世界的關(guān)注，被媒體譽(yù)為床結(jié)構(gòu)的重大革命”和“二十一世紀(jì)的數(shù)控加工裝備”。由此在工程界和學(xué)掀開(kāi)了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究熱潮，世界各國(guó)也在此領(lǐng)域內(nèi)投入巨資進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)，大量新型結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)器人和機(jī)床不斷涌現(xiàn)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大其相關(guān)的理論研究也得到極大地加深。圖 1-1 娛樂(lè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 圖 1-2 用于汽車噴漆的并聯(lián)機(jī)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2781764