本文關(guān)鍵詞：四自由度Delta并聯(lián)機(jī)械手結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：半個多世紀(jì)以來,隨著工業(yè)制造的要求,并聯(lián)機(jī)械手得到了廣泛的研究。相對于串聯(lián)機(jī)械手,并聯(lián)機(jī)械手具有運(yùn)動精度高、結(jié)構(gòu)剛度強(qiáng)、動力性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)對于Delta機(jī)械手的研究較國外相對落后,但Delta機(jī)械手作為主流的并聯(lián)機(jī)械手,對其研究又迫在眉睫。在目前國內(nèi)的研究中仍然存在一些應(yīng)用上的難題,其主要集中在如下幾個研究方面:運(yùn)動學(xué)、工作空間、誤差分析、軌跡規(guī)劃、控制平臺等。因此,本文以Delta并聯(lián)機(jī)械手為研究對象,完成了以下幾個方面的工作。(1)在已有的四自由度Delta機(jī)械手的基礎(chǔ)上對其的結(jié)構(gòu)做出了改進(jìn)。結(jié)合代數(shù)和幾何的方法推導(dǎo)出運(yùn)動學(xué)正逆解公式,創(chuàng)新性的將運(yùn)動學(xué)公式分解成三個球面簇方程組,并結(jié)合MATLAB軟件編制出程序,做出了算例分析。(2)以研究工作空間為目的,利用雅可比矩陣和雅可比條件數(shù),優(yōu)化了Delta機(jī)構(gòu)尺寸,求出了末端執(zhí)行器速度與加速度的表達(dá)式,分析了機(jī)構(gòu)的奇異性。并結(jié)合MATLAB軟件對工作空間做出分析,利用分析結(jié)果對運(yùn)動空間做出取舍與優(yōu)化。(3)在進(jìn)行軌跡規(guī)劃時,基于“門字型”路徑對工作路徑做出了優(yōu)化。引入超橢圓曲線,給出了運(yùn)動路徑的具體表達(dá)式。提出了修正梯形加速度曲線和多項(xiàng)式加速曲線,并將其做出對比。最后選擇合理的加速曲線,對運(yùn)動軌跡分段進(jìn)行了插補(bǔ)規(guī)劃。(4)將Delta機(jī)械手與國產(chǎn)控制平臺相結(jié)合,在達(dá)到使用要求的前提下,利用國產(chǎn)平臺成本低,易使用的優(yōu)勢,對控制系統(tǒng)做出了合理選型并給出了具體連接方案。綜上所述,本文對四自由度Delta機(jī)械手結(jié)構(gòu)做出創(chuàng)新改進(jìn),深入并優(yōu)化了一套分析運(yùn)動學(xué)、工作空間、軌跡規(guī)劃的方法,并利用國產(chǎn)平臺進(jìn)行Delta機(jī)械手控制平臺搭建。
【關(guān)鍵詞】：Delta機(jī)械手 運(yùn)動學(xué) 工作空間 軌跡規(guī)劃 控制系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-18
• 1.1 研究目的及意義8-11
• 1.1.1 課題的來源8-9
• 1.1.2 研究的意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外Delta并聯(lián)機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國外Delta并聯(lián)機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)Delta并聯(lián)機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 相關(guān)理論及其研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 四自由度Delta機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計18-28
• 2.1 任務(wù)描述18-19
• 2.2 四自由度Delta并聯(lián)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計19-27
• 2.2.1 主動臂與從動臂設(shè)計21-23
• 2.2.2 中間旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計23
• 2.2.3 運(yùn)動保護(hù)裝置設(shè)計23-24
• 2.2.4 末端執(zhí)行器設(shè)計24-25
• 2.2.5 真空吸盤的選取25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 Delta機(jī)械手運(yùn)動學(xué)分析28-37
• 3.1 四自由度并聯(lián)機(jī)械手運(yùn)動學(xué)逆解29-31
• 3.2 四自由度并聯(lián)機(jī)械手運(yùn)動學(xué)正解31-34
• 3.3 運(yùn)動學(xué)算例分析34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 第4章 四自由度Delta機(jī)械手工作空間分析37-51
• 4.1 影響因素37-39
• 4.2 雅可比矩陣39-42
• 4.3 Delta機(jī)械手的速度、加速度42
• 4.4 Delta機(jī)械手工作空間計算42-47
• 4.4.1 工作空間形成原理42-44
• 4.4.2 工作空間的邊界44-45
• 4.4.3 算例分析45-47
• 4.5 Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)的奇異位置47-49
• 4.6 本章小結(jié)49-51
• 第5章 軌跡規(guī)劃51-67
• 5.1 路徑規(guī)劃52-55
• 5.2 圓弧路徑段軌跡規(guī)劃55-59
• 5.3 加減速控制方法59-66
• 5.3.1 修正梯形加速曲線59-62
• 5.3.2 多項(xiàng)式模式分配方式62-64
• 5.3.3 軌跡插補(bǔ)點(diǎn)規(guī)劃64-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第6章 Delta機(jī)械手的控制系統(tǒng)67-85
• 6.1 主要控制配件的選型67-77
• 6.1.1 伺服電機(jī)的扭矩與功率68
• 6.1.2 功率和轉(zhuǎn)矩的計算68-70
• 6.1.3 伺服電機(jī)選型其它規(guī)則70-73
• 6.1.4 伺服驅(qū)動選型73
• 6.1.5 運(yùn)動控制器選型73-75
• 6.1.6 端子板選型75-77
• 6.2 控制系統(tǒng)的連接與安裝77-84
• 6.2.1 連接電機(jī)和驅(qū)動器78-79
• 6.2.2 伺服驅(qū)動和控制器與端子板的連接79
• 6.2.3 自動化控制器上電與通訊79-80
• 6.2.4 伺服驅(qū)動與端子板供電80-81
• 6.2.5 控制系統(tǒng)整體連接圖81-84
• 6.3 本章小結(jié)84-85
• 第7章 總結(jié)與展望85-87
• 7.1 全文總結(jié)85-86
• 7.2 工作展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-90
• 致謝90-91
• 附錄：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄與專利情況91
• 專利列表91

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