發(fā)布時間：2021-08-09 17:37

　　并聯(lián)機構(gòu)是組成并聯(lián)機器人系統(tǒng)的核心構(gòu)件。串、并聯(lián)機構(gòu)在剛度、精度以及運動能力方面形成優(yōu)勢互補,由于目前串聯(lián)機構(gòu)的發(fā)展迅猛,為共同壯大工業(yè)機器人的發(fā)展,故有必要設(shè)計研究出綜合性能更好的并聯(lián)機構(gòu)。汽車工業(yè)的不斷發(fā)展要求汽車零件間的安裝精確性與可靠性,運動能力強、承載力高且精度高的并聯(lián)機構(gòu)可很好地勝任這一工作。本文以一種8-SPU的冗余并聯(lián)機構(gòu)為研究對象,分析其運動學(xué)性能、承載性能以及精度性能,從這三個方面進行綜合尺寸優(yōu)化,同時優(yōu)化了驅(qū)動力,設(shè)計了具備最優(yōu)綜合性能的可用于汽車構(gòu)件間焊接的并聯(lián)機構(gòu)。其主要內(nèi)容如下:a)機構(gòu)的運動學(xué)分析。介紹機構(gòu)的組成并進行了自由度計算,解釋了機構(gòu)的冗余性。建立機構(gòu)定、動坐標(biāo)系,求出機構(gòu)的桿長反解、速度反解以及加速度反解模型。用MATLAB對運動模型進行了數(shù)值仿真,由運動變化曲線得到了機構(gòu)的運動學(xué)規(guī)律。用點搜索法求得機構(gòu)的工作空間,得出了相關(guān)機構(gòu)參數(shù)對工作空間體積的影響并使用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化了工作空間的比體積。b)機構(gòu)的靜剛度分析。使用虛功原理建立機構(gòu)的全靜剛度矩陣。分別求出機構(gòu)的靜剛度在三個移動和旋轉(zhuǎn)方向的投影,求得在有無驅(qū)動力兩種情況下的剛度映射圖譜,得出... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

首個并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計圖

3Gough-Stewart機構(gòu)的諸多論文都是在其基礎(chǔ)上進行的機構(gòu)改進研究。1962年，Gough的研究成果還未公開發(fā)表，美國的Cappel教授發(fā)現(xiàn)目前所用的振動臺承載能力太小而獨立設(shè)計出了與Gough結(jié)構(gòu)一樣的用于飛行模擬器的機構(gòu)。五年后Cappel為其設(shè)計的飛行模擬器申請了專利并完成實體制造[5]。圖1-2六自由度振動臺圖1-3飛行模擬并聯(lián)機器人1965年，英國的PIME雜志發(fā)表了一篇Stewart教授的關(guān)于6自由度并聯(lián)機構(gòu)的極具影響力的論文[6]，論文一經(jīng)發(fā)表便引起許多并聯(lián)機構(gòu)研究人員的深刻關(guān)注。緊接著Gough也發(fā)表了關(guān)于他此前研究的并聯(lián)機構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容，現(xiàn)在對關(guān)于這個機構(gòu)的研究仍在繼續(xù)。盡管Gough和Stewart兩人提出的機構(gòu)并不一樣，但是在學(xué)術(shù)界習(xí)慣用“Stewart平臺”來稱呼由Gough所設(shè)計出的平臺，這得益于Stewart教授在并聯(lián)機構(gòu)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的諸多成果和深遠影響。在今天的許多機構(gòu)學(xué)的書中[7]，“Stewart平臺”也被統(tǒng)稱為“Gough-Stewart平臺”。典型的Stewart平臺CATIA模型如下圖1-4所示。圖1-4Stewart平臺的CATIA模型Stewart平臺問世后，以Stewart平臺為基礎(chǔ)的各類機器人的研究慢慢被拉開帷幕。瑞典新興公司Neosrobots研制的在汽車、航天等領(lǐng)域大放異彩的Tricept全系列機床是對并聯(lián)機構(gòu)與串聯(lián)機構(gòu)進行混合形成的混聯(lián)機構(gòu)[8]，如圖1-5所示，它可實現(xiàn)全時五軸聯(lián)動，并且其精度也極高，在當(dāng)時影響極大。1988年，Clavel創(chuàng)造性地研發(fā)出了一種DELTA并聯(lián)機器人[9]，如圖1-6所示它的末端執(zhí)行器有

3Gough-Stewart機構(gòu)的諸多論文都是在其基礎(chǔ)上進行的機構(gòu)改進研究。1962年，Gough的研究成果還未公開發(fā)表，美國的Cappel教授發(fā)現(xiàn)目前所用的振動臺承載能力太小而獨立設(shè)計出了與Gough結(jié)構(gòu)一樣的用于飛行模擬器的機構(gòu)。五年后Cappel為其設(shè)計的飛行模擬器申請了專利并完成實體制造[5]。圖1-2六自由度振動臺圖1-3飛行模擬并聯(lián)機器人1965年，英國的PIME雜志發(fā)表了一篇Stewart教授的關(guān)于6自由度并聯(lián)機構(gòu)的極具影響力的論文[6]，論文一經(jīng)發(fā)表便引起許多并聯(lián)機構(gòu)研究人員的深刻關(guān)注。緊接著Gough也發(fā)表了關(guān)于他此前研究的并聯(lián)機構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容，現(xiàn)在對關(guān)于這個機構(gòu)的研究仍在繼續(xù)。盡管Gough和Stewart兩人提出的機構(gòu)并不一樣，但是在學(xué)術(shù)界習(xí)慣用“Stewart平臺”來稱呼由Gough所設(shè)計出的平臺，這得益于Stewart教授在并聯(lián)機構(gòu)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的諸多成果和深遠影響。在今天的許多機構(gòu)學(xué)的書中[7]，“Stewart平臺”也被統(tǒng)稱為“Gough-Stewart平臺”。典型的Stewart平臺CATIA模型如下圖1-4所示。圖1-4Stewart平臺的CATIA模型Stewart平臺問世后，以Stewart平臺為基礎(chǔ)的各類機器人的研究慢慢被拉開帷幕。瑞典新興公司Neosrobots研制的在汽車、航天等領(lǐng)域大放異彩的Tricept全系列機床是對并聯(lián)機構(gòu)與串聯(lián)機構(gòu)進行混合形成的混聯(lián)機構(gòu)[8]，如圖1-5所示，它可實現(xiàn)全時五軸聯(lián)動，并且其精度也極高，在當(dāng)時影響極大。1988年，Clavel創(chuàng)造性地研發(fā)出了一種DELTA并聯(lián)機器人[9]，如圖1-6所示它的末端執(zhí)行器有

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種等效8-SPU移動機器人工作空間分析[J]. 李清蕾,閆志喜,萬小金.  機械科學(xué)與技術(shù). 2017(07)
[2]4-UPS-UPU并聯(lián)坐標(biāo)測量機的靈巧度研究[J]. 陳修龍,高慶,趙永生.  計算機集成制造系統(tǒng). 2012(06)
[3]Simulink和SimMechanics環(huán)境下并聯(lián)機器人動力學(xué)建模與分析[J]. 王英波,黃其濤,鄭書濤,韓俊偉,許宏光.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2012(01)
[4]一種三自由度并聯(lián)機構(gòu)剛度分析及仿真[J]. 劉玲玲,趙新華,李彬.  天津理工大學(xué)學(xué)報. 2011(04)
[5]Impulsive dynamics and stabilization of a single wheel robot[J]. Ou Yongsheng1, 2 ,Wu Xinyu1, 2,Xu Yangsheng1, 2 (1. Department of Mechanical and Automation Engineering,The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong, China; 2. Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences,Shenzhen, Guangdong 518055, China).  Engineering Sciences. 2011(01)
[6]基于螺旋理論的可重構(gòu)機器人動力學(xué)分析[J]. 王衛(wèi)忠,趙杰,高永生,蔡鶴皋.  機械工程學(xué)報. 2008(11)
[7]一種兩自由度球面解耦并聯(lián)機構(gòu)位姿誤差分析[J]. 曲云霞,楊少輝,秦玉霞,李為民,范順成.  機械設(shè)計. 2008(08)
[8]平面柔性并聯(lián)機器人動力學(xué)建模[J]. 杜兆才,余躍慶,張緒平.  機械工程學(xué)報. 2007(09)
[9]基于牛頓—歐拉方法的6-PUS并聯(lián)機構(gòu)剛體動力學(xué)模型[J]. 孔令富,張世輝,肖文輝,李成元,黃真.  機器人. 2004(05)
[10]5-UPS/PRPU 5自由度并聯(lián)機床運動學(xué)分析[J]. 趙永生,鄭魁敬,李秦川,田小靜.  機械工程學(xué)報. 2004(02)

博士論文
[1]并聯(lián)機構(gòu)若干基本問題的研究[D]. 程世利.南京航空航天大學(xué) 2011
[2]Stewart平臺的運動學(xué)與逆動力學(xué)的基礎(chǔ)研究[D]. 吳培棟.華中科技大學(xué) 2008

碩士論文
[1]基于粒子群算法的并聯(lián)機器人位姿誤差建模與補償方法研究[D]. 李冰冰.東北大學(xué) 2014
[2]基于Stewart平臺機構(gòu)的智能彎管機的優(yōu)化設(shè)計與運動控制[D]. 吳秀林.西南交通大學(xué) 2008
[3]Stewart機構(gòu)的誤差建模與參數(shù)標(biāo)定方法研究[D]. 李凌云.燕山大學(xué) 2006
[4]6-SPS并聯(lián)機器人運動學(xué)及工作空間的仿真研究[D]. 楊宏兵.合肥工業(yè)大學(xué) 2004



本文編號：3332505