六自由度少支链并联机构的运动学与奇异位形研究

论文摘要

由于并联机器人与串联机器人相比具有一些独特的性能，如刚度高、承载能力高、速度快、驱动电机在机架上而使活动构件的质量轻，因此引起了国际上长期的关注，并给予了大量的研究。并联机器人的位置正解一直是一个具有挑战性的问题。 位置正解是根据给出的一组驱动关节变量来确定机构末端的位置和姿态。本文研究了几种新型6自由度少支链并联机构的运动学和奇异位形，主要包括以下几个方面： 1．回顾了并联机构的研究现状和应用，以及正反解和奇异位形的研究现状，论述了本文的研究问题及意义； 2．回顾了并联机构位置正反解研究的数学基础，研究了2-DOF和3-DOF球面并联机构位置正反解问题； 3．研究了带有2自由度并联球面机构的6自由度3支链（3-UrRS）并联机构的位置正反解问题，得出了正反解的封闭解形式，并对所得结果进行了数值验证； 4．研究了带有2自由度并联球面机构的6自由度3支链（3-UrPS）并联机构的位置正反解问题，得出了正反解的封闭解形式，并对所得结果进行了数值验证； 5．研究了带有3自由度球面机构的6自由度2支链（2-SrRU）并联机构的位置正解问题，得出了正反解的封闭解形式； 6．研究了带有3自由度球面机构的6自由度2支链（2-SrPU）并联机构的位置正解问题，得出了正反解的封闭解形式； 7．研究了6自由度3-UrRS并联机构的奇异位形； 8．研究了6自由度3-UrPS并联机构的奇异位形。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 概述
• §1-2 并联机构的应用
• 1-2-1 力反馈装置
• 1-2-2 模拟器
• 1-2-3 虚拟轴机床（并联机床）
• 1-2-4 微动并联机器人
• 1-2-5 并联结构力与力矩传感器
• 1-2-6 具有并联机构腿的步行器
• 1-2-7 并联机构的其他应用
• §1-3 并联机构位置正解的研究现状与分析方法
• §1-4 并联机构的奇异位形研究现状
• §1-5 六自由度少支链并联机器人的研究现状
• §1-6 本文的主要研究问题及意义
• 第二章 六自由度少支链并联机构的运动学研究基础
• §2-1 概述
• §2-2 位置正解研究的数学基础
• 2-2-1 刚体位姿的描述
• 2-2-2 消元法
• §2-3 2自由度球面并联机构的正反解研究
• 2-3-1 2自由度球面并联机构说明与坐标系建立
• 2-3-2 2自由度球面并联机构的正反解
• §2-4 3-DOF球面并联机构的正反解研究
• 2-4-1 3-DOF并联机构的坐标系与变换
• 2-4-2 3-DOF球面并联机构的正解
• 2-4-3 3-DOF球面并联机构的反解
• 2-4-4 3-DOF球面并联机构的正反解数值验证
• §2-5 小结
• rRS并联机构的运动学研究'>第三章 六自由度3-U^rRS并联机构的运动学研究
• rRS并联机构说明与坐标系建立'>§3-1 6自由度3-U^rRS并联机构说明与坐标系建立
• rRS并联机构的位置正解研究'>§3-2 6自由度3-U^rRS并联机构的位置正解研究
• rRS并联机构的位置反解研究'>§3-3 6自由度3-U^rRS并联机构的位置反解研究
• rRS并联机构的正反解数值验证'>§3-4 6自由度3-U^rRS并联机构的正反解数值验证
• §3-5 小结
• rPS并联机构的运动学研究'>第四章 六自由度3-U^rPS并联机构的运动学研究
• rPS并联机构说明与坐标系建立'>§4-1 6-DOF 3-U^rPS并联机构说明与坐标系建立
• rPS并联机构的位置正解研究'>§4-2 6-DOF 3-U^rPS并联机构的位置正解研究
• rPS并联机构的位置反解研究'>§4-3 6-DOF 3-U^rPS并联机构的位置反解研究
• rPS并联机构正反解的数值验证'>§4-4 6-DOF 3 U^rPS并联机构正反解的数值验证
• §4-5 小结
• 第五章 六自由度2支链并联机构的运动学研究
• rRU并联机构的正反解研究'>§5-1 6自由度2-S^rRU并联机构的正反解研究
• rRU机构说明与坐标系建立'>5-1-1 2-S^rRU机构说明与坐标系建立
• rRU正解研究'>5-1-2 2-S^rRU正解研究
• rRU反解研究'>5-1-3 2-S^rRU反解研究
• rRU并联机构的正反解数值例证'>5-1-4 2-S^rRU并联机构的正反解数值例证
• rPU并联机构的正反解研究'>§5-2 6自由度2-S^rPU并联机构的正反解研究
• rPU机构说明与坐标系建立'>5-2-1 2-S^rPU机构说明与坐标系建立
• rPU位置正解研究'>5-2-2 2-S^rPU位置正解研究
• rPU位置反解研究'>5-2-3 2-S^rPU位置反解研究
• rPU正反解数值例证'>5-2-4 2-S^rPU正反解数值例证
• §5-3 小结
• rRS并联机构的奇异位形研究'>第六章 六自由度3-U^rRS并联机构的奇异位形研究
• §6-1 奇异位形概述
• rRS机构的运动学参数'>§6-2 6自由度3-U^rRS机构的运动学参数
• rRS并联机构奇异位形研究'>§6-3 6自由度3-U^rRS并联机构奇异位形研究
• rRS并联机构的雅可比矩阵'>6-3-1 6自由度3-U^rRS并联机构的雅可比矩阵
• rRS并联机构的边界奇异位形分析'>6-3-2 3-U^rRS并联机构的边界奇异位形分析
• rRS并联机构的位形奇异分析'>6-3-3 3-U^rRS并联机构的位形奇异分析
• §6-4 小结
• rPS并联机构奇异位形研究'>第七章 六自由度3-U^rPS并联机构奇异位形研究
• rPS机构的雅可比矩阵'>§7-1 6-DOF 3-U^rPS机构的雅可比矩阵
• rPS机构奇异位形研究'>§7-2 6-DOF 3-U^rPS机构奇异位形研究
• rPS并联机构的边界奇异分析'>7-2-1 6-DOF 3-U^rPS并联机构的边界奇异分析
• rPS位形奇异分析'>7-2-2 6-DOF 3-U^rPS位形奇异分析
• §7-3 小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果