并聯(lián)機(jī)器人是目前機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一,逐漸被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)康復(fù)領(lǐng)域,輔助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。本文針對(duì)人體動(dòng)態(tài)平衡訓(xùn)練問(wèn)題,提出一種可滿(mǎn)足其需求的3-RSS/S型并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)其構(gòu)型、力學(xué)特性以及運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析建模與仿真。本文研究的主要內(nèi)容如下:（1）闡述了人體形態(tài)結(jié)構(gòu)以及平衡功能維持機(jī)制。從人體解剖學(xué)角度,介紹了人體下肢的骨骼和肌肉分布情況,以及人體平衡功能維持機(jī)制和評(píng)定方法。（2）設(shè)計(jì)了3-RSS/S并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu),并進(jìn)行力學(xué)分析。根據(jù)并聯(lián)機(jī)器人工作需求,利用SOLIDWORKS軟件設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)三維模型,將模型導(dǎo)入有限元分析軟件MSC.PATRAN中,結(jié)合實(shí)際工況對(duì)并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行模態(tài)分析以及應(yīng)力分析,得到模態(tài)振型以及最大應(yīng)力分布位置,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性以及可靠性。（3）對(duì)3-RSS/S并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模。根據(jù)該機(jī)構(gòu)構(gòu)型,對(duì)自由度進(jìn)行了計(jì)算。然后建立坐標(biāo)系,得到齊次坐標(biāo)變換方程和各關(guān)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo),進(jìn)而結(jié)合支鏈桿長(zhǎng)約束方程,對(duì)3-RSS/S并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解進(jìn)行求解,最后得到輸入輸出之間的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上,采用拉格朗日方法,對(duì)并聯(lián)機(jī)器... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Gwinnett并聯(lián)娛樂(lè)機(jī)構(gòu)

2設(shè)計(jì)、靜力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)建模與仿真等方面進(jìn)行相關(guān)研究，為并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及相應(yīng)控制策略與控制算法的開(kāi)發(fā)奠定理論基矗1.3并聯(lián)機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀并聯(lián)機(jī)器人具有剛度好、速度快、重量輕、承載力大等優(yōu)點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展，并聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，主要應(yīng)用于食品、電子、軍事、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域，如包裝分揀機(jī)器人、坦克駕駛運(yùn)動(dòng)模擬器、細(xì)胞操作機(jī)器人、踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人等。1.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀縱觀并聯(lián)機(jī)構(gòu)的發(fā)展，最早出現(xiàn)的是1931年Gwinnett提出的球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為娛樂(lè)裝置，主要用于電影院中座椅位姿的變換[3],如圖1-1所示。隨后，1940年美國(guó)工程師Pollard[4，5]提出了一種用于汽車(chē)噴漆的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如圖1-2所示。1947年，Gough[6]提出一種測(cè)試飛機(jī)輪胎的八面體六足結(jié)構(gòu)，如圖1-3所示。1965年，Stewart對(duì)Gough提出的并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究與改進(jìn)，首次提出了一種六自由度飛行模擬器[7]，如圖1-4所示，即目前應(yīng)用最廣的Gough-Stewart六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如圖1-5所示。在此基礎(chǔ)上，1978年澳大利亞Hunt教授提出了一種六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并將其作為機(jī)器人操作器使用[8]；隨后，Mccallino[9~10]等人首次設(shè)計(jì)出了可在一種能完成校準(zhǔn)任務(wù)的并聯(lián)機(jī)器人，自此并聯(lián)機(jī)器人的研究的序幕正式拉開(kāi)，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究也逐漸成為并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，三自由度并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)作為少自由度并聯(lián)機(jī)器人研究的重要分支之一，與傳統(tǒng)六自由度并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)相比具備結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)更靈敏、制造成本相對(duì)更低等優(yōu)點(diǎn)[11]。圖1-1Gwinnett并聯(lián)娛樂(lè)機(jī)構(gòu)圖1-2Pollard并聯(lián)機(jī)構(gòu)

3圖1-3Gough八面體六足并聯(lián)機(jī)構(gòu)圖1-4Stewart六自由度飛行模擬器1983年，Hunt利用螺旋理論分析了不同取值下的機(jī)構(gòu)構(gòu)型，首次提出三自由度空間并聯(lián)3-PRS機(jī)構(gòu)[12]，并對(duì)該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)展開(kāi)研究。1985年，Gosselin[13～14]對(duì)球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析。1988年，Lee[15]討論了3-PRS機(jī)構(gòu)的位置解。1985年，法國(guó)Clavel教授提出一種三自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)DELTA[16~17]，如圖1-6所示，該機(jī)構(gòu)因基座平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)均為三角形而得名，可實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向移動(dòng)。克服了傳統(tǒng)三自由度并聯(lián)機(jī)器人的不足，具有解耦度高、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。1993年，F(xiàn)attahA[18]采用拉格朗日方法對(duì)3-RRS并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。1996年，CodoureyA[19]應(yīng)用虛功原理對(duì)Delta機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。同年，美國(guó)學(xué)者Tsai[20～23]提出了一種三自由度3-UPU三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)其位置進(jìn)行分析，并在1999年對(duì)3-RPS并聯(lián)機(jī)器人的位置正解進(jìn)行了研究。圖1-5Gough-Stewart機(jī)構(gòu)圖1-6Delta機(jī)器人

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3095761