對稱三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)相對簡單、控制容易和具有各向同性等特點(diǎn)吸引了眾多關(guān)注。本文基于對偶四元數(shù)D-H法建立并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)模型,利用多項式代數(shù)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析,最后將這些過程程序化,開發(fā)出可以自動分析對稱三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)的軟件。該軟件使運(yùn)動學(xué)分析更加簡單,減少設(shè)計人員的工作量,從而縮短設(shè)計周期。本文的主要研究如下:利用對偶四元數(shù)D-H法和半角正切法提出了一種直接建立多項式形式并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)約束方程的方法。將D-H法描述的連桿間運(yùn)動以對偶四元數(shù)的形式表達(dá)。之后將并聯(lián)機(jī)構(gòu)拆分為多個閉環(huán)單鏈,對于每個閉環(huán)單鏈按照基于對偶四元數(shù)的D-H法建立并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)約束方程。最后利用半角正切法將約束方程多項式化,并根據(jù)結(jié)果簡化整個建模過程。基于多項式代數(shù)提出了一種針對一類對稱三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的通用位置分析方法,并可根據(jù)得到的解析解利用導(dǎo)數(shù)法得到速度正反解和加速度正反解,最后利用雅克比矩陣行列式等于零求解奇異位形。利用計算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)Maple和MATLAB GUI將上述運(yùn)動學(xué)分析方法程序化,開發(fā)了面向?qū)ΨQ三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)自動分析系統(tǒng),利用該軟件只需輸入機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)和動平臺自由度約束就可以... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 對稱少自由并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域電算化研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 基于對偶四元數(shù)D-H法的約束方程建立
    2.1 概述
    2.2 對偶四元數(shù)的定義及幾何意義
        2.2.1 對偶四元數(shù)定義及基本運(yùn)算規(guī)則
        2.2.2 對偶四元數(shù)的幾何意義
    2.3 基于對偶四元數(shù)的D-H參數(shù)法
        2.3.1 連桿坐標(biāo)系及其連桿參數(shù)
        2.3.2 相鄰連桿運(yùn)動學(xué)分析的對偶四元數(shù)D-H變換方法
    2.4 基于對偶四元數(shù)法建立并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)約束方程
        2.4.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型建立
        2.4.2 約束方程多項式化
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于多項式代數(shù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析
    3.1 概述
    3.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析的代數(shù)幾何基礎(chǔ)
        3.2.1 多項式代數(shù)與代數(shù)幾何理論基礎(chǔ)
        3.2.2 Gr?bner基理論基礎(chǔ)
        3.2.3 適用范圍
    3.3 基于Gr?bner基理論的位置分析
        3.3.1 位置反解分析
        3.3.2 位置正解分析
    3.4 并聯(lián)機(jī)構(gòu)速度分析
        3.4.1 速度正解分析
        3.4.2 速度反解分析
    3.5 并聯(lián)機(jī)構(gòu)加速度分析
        3.5.1 加速度正解分析
        3.5.2 加速度反解分析
    3.6 并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異性分析
        3.6.1 奇異的概念與分類
        3.6.2 運(yùn)動學(xué)奇異
        3.6.3 約束奇異
    3.7 本章小結(jié)
第4章 運(yùn)動學(xué)分析軟件設(shè)計與開發(fā)
    4.1 概述
    4.2 軟件開發(fā)工具的選擇
    4.3 運(yùn)動學(xué)分析軟件設(shè)計
        4.3.1 軟件開發(fā)流程
        4.3.2 需求分析與概要設(shè)計
        4.3.3 圖形用戶界面設(shè)計
    4.4 運(yùn)動學(xué)分析軟件開發(fā)
        4.4.1 前處理模塊
        4.4.2 位置分析模塊
        4.4.3 后續(xù)分析模塊
        4.4.4 后處理模塊
    4.5 本章小結(jié)
第5章 運(yùn)動學(xué)分析軟件實例分析
    5.1 概述
    5.2 3-CPR三平移并聯(lián)機(jī)構(gòu)的建模與運(yùn)動學(xué)分析
        5.2.1 支鏈連桿坐標(biāo)系建立
        5.2.2 運(yùn)動學(xué)分析過程
        5.2.3 仿真驗證
    5.3 3-RPR平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的建模與運(yùn)動學(xué)分析
        5.3.1 支鏈連桿坐標(biāo)系建立
        5.3.2 軟件分析結(jié)果
        5.3.3 仿真驗證
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
附錄
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[8]噴涂機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)求解算法與仿真軟件[D]. 楊震.華中科技大學(xué) 2013
[9]基于序單開鏈法的并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析程序化研究[D]. 陳超.南昌大學(xué) 2011
[10]6自由度串聯(lián)機(jī)械手位置逆解新方法[D]. 喬曙光.北京郵電大學(xué) 2008



本文編號：3628551