并联机器人机构构型方法研究

论文摘要

机器人机构设计中最重要的步骤之一是解决机构型综合的问题,机器人机构构型方法的研究具有十分重要的理论和实际意义,尤其是并联机器人的型综合方法一直以来都受到国内外许多研究学者的关注。在并联机器人机构的构型理论研究中,基于机构末端运动特征描述与机构需要完成的功能的简单有效的构型方法还缺乏系统的研究。本文研究了基于GF集的并联机器人机构构型方法,并利用该方法研究了二~六维并联机器人机构的型综合,主要研究内容包括以下几个方面:1.研究了G_F集的基本概念与定义形式,根据机构末端的运动特征得到了G_F集的分类方式。研究了机构末端进行旋转运动的条件,得到了空间旋转运动行星定理。定义了GF集的两种运算,即求交与求和运算,得到了一维、二维、三维移动或转动的求交与求和算法,为使用基于GF集的构型方法进行型综合提供了理论与数学依据。讨论了基于GF集的机器人机构构型方法,针对并联机器人机构,得到了各类并联机构的构型特点,给出了基于GF集的并联机器人机构构型方法进行型综合的步骤。2.研究了确定运动特征及不确定运动特征的定义,分析了具有确定运动特征支链的构造方法,得到了具有确定二~六维运动特征的多种支链形式,这些支链是并联机器人机构构型的基础。3.研究了三类二维、四类三维并联机器人机构的型综合,得到了多种二维和三维并联机器人机构构型,并系统揭示了二维及三维并联机器人机构的结构条件。4.研究了三类四维并联机器人机构的型综合,得到了多种并联机器人机构构型,并系统揭示了四维并联机器人机构的结构条件。5.研究了两类五维并联机器人机构及六维并联机器人机构的型综合,列举出了多种并联机器人机构构型,并系统揭示了五维和六维并联机器人机构的结构条件。6.研究了基于G_F集的并联机器人机构末端运动特征分析方法,给出了几种并联机器人机构的末端特征详细分析过程,得到了各类机构的正确运动特征,从而验证了该方法的有效性和正确性。

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 运动模拟器
• 1-2-2 并联机床
• 1-2-3 微动并联机器人
• 1-2-4 并联结构力与力矩传感器
• 1-2-5 具有并联机构腿的步行器
• 1-2-6 并联机构的其它应用
• §1-3 机器人机构构型方法研究现状
• 1-3-1 基于机构的结构公式的构型方法
• 1-3-2 基于螺旋理论的综合方法
• 1-3-3 基于群论和微分几何的综合方法
• 1-3-4 基于单开链（SOC）的综合方法
• 1-3-5 基于集合的综合方法
• §1-4 本文主要研究内容及意义
• 1-4-1 课题研究意义
• 1-4-2 研究内容
• F集与机器人机构构型'>第二章 G_F集与机器人机构构型
• §2-1 概述
• F 集的基本概念及定义'>§2-2 G_F集的基本概念及定义
• F 集的基本概念'>2-2-1 G_F集的基本概念
• F 集的定义'>2-2-2 G_F集的定义
• F 集与确定运动特征'>2-2-3 G_F集与确定运动特征
• §2-3 空间旋转运动行星定理
• 2-3-1 空间一维旋转定理
• 2-3-2 空间二维旋转定理
• 2-3-3 空间三维旋转定理
• F 集的运算'>§2-4 G_F集的运算
• F 集的求交运算'>2-4-1 G_F集的求交运算
• F 集的加法运算'>2-4-2 G_F集的加法运算
• F 集的机器人机构构型方法'>§2-5 基于G_F集的机器人机构构型方法
• F 集的串联机器人机构构型方法'>2-5-1 基于G_F集的串联机器人机构构型方法
• F 集的并联机器人机构构型方法'>2-5-2 基于G_F集的并联机器人机构构型方法
• F 集的并联机器人机构的构型特点'>2-5-3 基于G_F集的并联机器人机构的构型特点
• 2-5-4 并联机构型综合的步骤
• §2-6 小结
• 第三章 并联机器人机构运动支链的设计
• §3-1 概述
• §3-2 机器人机构的运动副与支链
• 3-2-1 运动副的类型及其运动特征
• 3-2-2 具有确定运动特征的运动支链
• §3-3 具有二维运动特征的运动支链
• 3-3-1 2T 类运动支链
• 3-3-2 1T1R 类运动支链
• 3-3-3 2R 类运动支链
• §3-4 具有三维运动特征的运动支链
• 3-4-1 3T 类运动支链
• 3-4-2 2T1R 类运动支链
• 3-4-3 1T2R 类运动支链
• 3-4-4 3R 类运动支链
• §3-5 具有四维运动特征的运动支链
• 3-5-1 3T1R 类运动支链
• 3-5-2 2T2R 类运动支链
• 3-5-3 1T3R 类运动支链
• §3-6 具有五维运动特征的运动支链
• 3-6-1 3T2R 类运动支链
• 3-6-2 2T3R 类运动支链
• §3-7 具有六维运动特征的运动支链
• §3-8 小结
• 第四章 二维及三维并联机器人机构型综合
• §4-1 概述
• §4-2 2T 类并联机器人机构型综合
• 4-2-1 2T 类并联机器人机构的构型特点
• 4-2-2 2T 类机构的型综合
• §4-3 1T1R 类并联机器人机构型综合
• 4-3-1 1T1R 类并联机器人机构的构型特点
• 4-3-2 1T1R 类机构的型综合
• §4-4 2R 类并联机器人机构型综合
• 4-4-1 2R 类并联机器人机构的构型特点
• 4-4-2 2R 类机构的型综合
• §4-5 3T 类并联机器人机构型综合
• 4-5-1 3T 类并联机器人机构的构型特点
• 4-5-2 3T 类机构的型综合
• §4-6 2T1R 类并联机器人机构型综合
• 4-6-1 2T1R 类并联机器人机构的构型特点
• 4-6-2 2T1R 类机构的型综合
• §4-7 1T2R 类并联机器人机构型综合
• 4-7-1 1T2R 类并联机器人机构的构型特点
• 4-7-2 1T2R 类机构的型综合
• §4-8 3R 类并联机器人机构型综合
• 4-8-1 3R 类并联机器人机构的构型特点
• 4-8-2 3R 类机构的型综合
• §4-9 小结
• 第五章 四维并联机器人机构型综合
• §5-1 概述
• §5-2 3T1R 类并联机器人机构型综合
• 5-2-1 3T1R 类并联机器人机构的构型特点
• 5-2-2 3T1R 类机构的型综合
• §5-3 1T3R 类并联机器人机构型综合
• 5-3-1 1T3R 类并联机器人机构的构型特点
• 5-3-2 1T3R 类机构的型综合
• §5-4 2T2R 类并联机器人机构型综合
• 5-4-1 2T2R 类并联机器人机构的构型特点
• 5-4-2 2T2R 类机构的型综合
• §5-5 小结
• 第六章 五维及六维并联机器人机构型综合
• §6-1 概述
• §6-2 3T2R 类并联机器人机构型综合
• 6-2-1 3T2R 类并联机器人机构的构型特点
• 6-2-2 3T2R 类机构的型综合
• §6-3 2T3R 类并联机器人机构型综合
• 6-3-1 2T3R 类并联机器人机构的构型特点
• 6-3-2 2T3R 类并联机器人机构构型综合
• §6-4 六维并联机器人机构型综合
• 6-4-1 3T3R 类并联机器人机构的构型特点
• 6-4-2 3T3R 类机构的型综合
• §6-5 小结
• F集的并联机器人机构末端特征分析'>第七章 基于 G_F集的并联机器人机构末端特征分析
• §7-1 概述
• §7-2 并联机器人机构末端运动特征分析方法
• §7-3 3-P
• UU 并联机器人机构末端特征分析
• §7-4 4-UPU 并联机器人机构末端特征分析
• §7-5 1-PU*U&4-PUS 并联机器人机构末端特征分析
• §7-6 锻造操作机的末端特征分析
• 7-6-1 锻造操作机的构型分析
• 21O₁₂ABCD 运动特征分析'>7-6-2 支链O₂₁O₁₂ABCD 运动特征分析
• 21O₂₂EFGH 运动特征分析'>7-6-3 支链O₂₁O₂₂EFGH 运动特征分析
• 3J 运动特征分析'>7-6-4 支链IP₃J 运动特征分析
• 7-6-5 钳杆的运动特征分析
• 7-6-6 夹钳的运动特征分析
• §7-7 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