發(fā)布時(shí)間：2017-12-16 02:10

  本文關(guān)鍵詞：球面2-DOF過(guò)約束并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型研究

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【摘要】：球面2-DOF過(guò)約束并聯(lián)機(jī)器人,具有承載能力與剛度高、工作空間內(nèi)奇異少等優(yōu)點(diǎn),可以應(yīng)用于球面上點(diǎn)的定位設(shè)備,具有重要的應(yīng)用前景。本文以此并聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象,從多能域動(dòng)力學(xué)建模、動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)及實(shí)驗(yàn)等幾個(gè)方面展開研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:建立了球面2-DOF過(guò)約束并聯(lián)機(jī)器人的反解模型,速度雅可比矩陣,以及每個(gè)連桿與末端執(zhí)行器的速度、加速度映射模型。采用旋量鍵合圖建立了球面2-DOF過(guò)約束并聯(lián)機(jī)器人機(jī)電兩種能量并存系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,所建動(dòng)力學(xué)模型只有36個(gè)方程,但是由于該機(jī)構(gòu)同時(shí)存在被動(dòng)過(guò)約束和主動(dòng)過(guò)約束,共有43個(gè)未知量需要求解,為此,針對(duì)被動(dòng)過(guò)約束問題,通過(guò)分析三個(gè)分支變形引起末端相對(duì)于球心O的位移量,增加了6個(gè)變形協(xié)調(diào)補(bǔ)充方程;對(duì)于主動(dòng)過(guò)約束問題,采用驅(qū)動(dòng)力優(yōu)化方法補(bǔ)充了1個(gè)方程,最終建立了該機(jī)器人完整的多能域動(dòng)力學(xué)模型。并通過(guò)數(shù)值算例,驗(yàn)證該方法的可行性和合理性。建立了關(guān)于關(guān)鍵點(diǎn)的偏速度矩陣和等效力(力矩)矩陣,基于虛功原理,建立了球面2-DOF過(guò)約束并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型,并將其線性化處理得到關(guān)于動(dòng)力學(xué)參數(shù)的線性化模型;依據(jù)該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)約束條件,以觀測(cè)矩陣條件數(shù)最小為目標(biāo),對(duì)改進(jìn)五次多項(xiàng)式的傅立葉級(jí)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化并得到優(yōu)化的激勵(lì)軌跡;最后給出了辨識(shí)流程。設(shè)計(jì)加工了球面2-DOF過(guò)約束并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī),開發(fā)了其控制系統(tǒng);并在此基礎(chǔ)之上,進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn),得到了動(dòng)力學(xué)參數(shù)的辨識(shí)結(jié)果,最后,利用任意軌跡對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242

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