本文關鍵詞：基于重載的3-PRS并聯(lián)機構的設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以國家科技重大專項（2009ZX04007-011）“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”為背景，對基于重載的3-PRS并聯(lián)機構設計的相關特性進行分析。 首先，對3-PRS并聯(lián)機構進行運動學分析建模，，以Z-X-Z歐拉角描述動平臺的姿態(tài)，并求解獲得3-PRS并聯(lián)機構的運動學逆解、正解以及雅可比矩陣。 其次，結合3-PRS機構的特征，并基于其運動學逆解，提出了其工作空間的定義方法。該分析以奇異位形確定工作空間的邊界，利用TT變換并運用極限邊界搜索算法搜索了3-PRS并聯(lián)機構的工作空間，并進行了工作空間相對于一些關鍵參數(shù)的靈敏度分析，最后對3-PRS機構進行尺度綜合分析，從而為該機構的運動學設計奠定了基礎。 再次，對3-PRS并聯(lián)機構的靜剛度進行建模分析，在剛度分析建模過程中將絲杠-螺母系統(tǒng)和連桿系統(tǒng)作為彈性結構進行分析，建立局部剛度矩陣�；谔摴υ�，推導了3-PRS并聯(lián)機構的剛度模型得到整體剛度矩陣，并采用剛度矩陣的最大與最小特征值對其剛度性能進行分析，得到整個工作空間內(nèi)的剛度性能分布。另外給出了特定位姿下仿真實例，并采用有限元模型對理論方法進行驗證。 最后，為了保證在加工工程中設備對工件所施加的軸向力恒定，對3-PRS并聯(lián)機構的力/位控制方案進行了設計。這個軸向力的大小與焊縫質(zhì)量具有密切的關系。根據(jù)攪拌摩擦焊的工藝要求，完成力傳感器的選型與布制，并對其受力情況進行理論分析；采用Kalman濾波方法完成了信號采集系統(tǒng)中濾波器的設計；對應用于FSW的3-PRS并聯(lián)機構力/位控制策略進行分析設計；并利用C++編寫了力/位控制軟件。
【關鍵詞】：3-PRS 并聯(lián)機構 運動學 工作空間 靜剛度 力/位控制
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH112;TG659
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題的研究背景和意義10-14
• 1.1.1 課題的來源10
• 1.1.2 課題的意義10-14
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 并聯(lián)機構的運動學分析14-15
• 1.2.2 并聯(lián)機構的工作空間分析15-16
• 1.2.3 并聯(lián)機構的剛度分析16
• 1.2.4 力/位控制的研究16-17
• 1.3 3-PRS 并聯(lián)機構應用于重型攪拌摩擦焊所存在的問題17-18
• 1.4 本文各章節(jié)內(nèi)容18-20
• 第二章 3-PRS 并聯(lián)機構運動學分析20-38
• 2.1 引言20
• 2.2 3-PRS 并聯(lián)機構的基本描述20-25
• 2.2.1 機構描述及坐標系的建立20-22
• 2.2.2 歐拉旋轉(zhuǎn)變換22-25
• 2.3 3-PRS 并聯(lián)機構反向運動學分析25-31
• 2.3.1 關節(jié)位置表述25-26
• 2.3.2 運動約束條件26-28
• 2.3.3 3-PRS 并聯(lián)機構運動學反解28-29
• 2.3.4 速度映射模型與雅克比矩陣29-31
• 2.4 3-PRS 并聯(lián)機構正向運動學分析31-36
• 2.4.1 3-PRS 并聯(lián)機構正向運動學建模31-34
• 2.4.2 3-PRS 并聯(lián)機構正向運動學求解34-36
• 2.4.3 運動學正解的篩選36
• 2.5 本章小結36-38
• 第三章 3-PRS 并聯(lián)機構工作空間、靈活度分析38-55
• 3.1 引言38
• 3.2 工作空間的定義38
• 3.3 3-PRS 并聯(lián)機構的可達姿態(tài)空間分析38-43
• 3.3.1 T &T 角描述方法38-41
• 3.3.2 3-PRS 并聯(lián)機構的可達姿態(tài)空間41-43
• 3.4 3-PRS 并聯(lián)機構的靈活度分析43-46
• 3.4.1 靈活度的性能指標43-46
• 3.4.2 全局條件數(shù)46
• 3.5 3-PRS 并聯(lián)機構的尺寸綜合46-53
• 3.5.1 設計參數(shù)空間47-49
• 3.5.2 3-PRS 并聯(lián)機構的可達姿態(tài)能力分析49-53
• 3.5.3 3-PRS 并聯(lián)機構尺寸優(yōu)化步驟53
• 3.6 本章小結53-55
• 第四章 3-PRS 并聯(lián)機構的靜剛度分析55-72
• 4.1 引言55
• 4.2 剛度的概念55-56
• 4.3 3-PRS 并聯(lián)機構的關節(jié)剛度建模56-59
• 4.3.1 連桿剛度矩陣的建立56-58
• 4.3.2 驅(qū)動絲杠系統(tǒng)的剛度建模58-59
• 4.4 3-PRS 并聯(lián)機構整體剛度矩陣的建立59-60
• 4.5 3-PRS 并聯(lián)機構靜剛度的評價指標60-63
• 4.6 3-PRS 并聯(lián)機構靜剛度的仿真分析63-71
• 4.6.1. 解析法建模仿真分析63-66
• 4.6.2. 有限元建模仿真分析66-68
• 4.6.3. 基于 ANSYS 的 3-PRS 并聯(lián)機構的剛度分析68-71
• 4.7 本章小結71-72
• 第五章 3-PRS 并聯(lián)機構的力/位控制策略分析72-92
• 5.1 引言72
• 5.2 機器人力控制概述72
• 5.3 基于 FSW 的 3-PRS 并聯(lián)機構力/位控制系統(tǒng)的設計72-91
• 5.3.1 力傳感器的安裝布置72-74
• 5.3.2 濾波器的設計74-78
• 5.3.3 應用于 FSW 的力/位控制方案78-80
• 5.3.4 力/位控制軟件的介紹80-82
• 5.3.5 力/位控制實驗82-91
• 5.4 本章小結91-92
• 第六章 總結與展望92-94
• 6.1 完成工作總結92-93
• 6.2 后續(xù)工作展望93-94
• 參考文獻94-98
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文98-99
• 攻讀碩士學位期間參與的科研項目99-100
• 致謝100-102

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