2-RRC-PSS并联机器人运动学理论研究

论文摘要

本文提出了一种新型三平移并联机构,并以该机构为研究对象。在充分分析该并联机构结构特点的基础上,建立了动平台各节点的位置方程,从而推导出其位置正反解方程。并联机器人运动学方程对时间求导,得到机构输入速度与末端输出速度之间的关系传递矩阵,即机器人雅可比矩阵。利用雅可比矩阵,分析了该并联机构的奇异性,并将其分类。根据位置正解的特点,采用位置正解映射法求取机器人的工作空间,并将各杆长约束、转角约束、杆之间的干涉等约束条件考虑在内,绘制出了工作空间三维示意图。由雅可比矩阵推导出机器人条件数,以条件数为衡量机器人传动性能的指标,研究分析了各结构参数变化对机器人传动性能和工作空间的影响。将局部灵活度指标综合为全域性能指标,运用一种可使全域综合操作性能趋优的尺度综合方法,得到了给定设计空间时各结构参数值。利用MATLAB工具进行本文的计算、仿真、绘图等工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 机器人的应用与发展
• 1.1.1 机器人的发展历史
• 1.1.2 国内外机器人发展现状及应用
• 1.1.3 工业机器人研究的发展趋势
• 1.2 并联机器人的发展及其应用
• 1.2.1 并联机构的提出、特点及应用
• 1.2.2 并联机构的分类
• 1.2.3 并联机器人的发展现状
• 1.3 并联机器人工作空间、传动性能分析及参数优化
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 运动学分析
• 2.1 引言
• 2.2 位置分析
• 2.2.1 位置反解
• 2.2.2 位置正解
• 2.3 实例计算
• 2.3.1 位置正解
• 2.3.2 位置反解
• 2.3.3 结果分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 奇异位形
• 3.1 引言
• 3.2 奇异原理
• 3.3 奇异位形的类型
• 3.3.1 Gosselin 和Angeles 的分类方法
• 3.3.2 Ma 和Angeles 的分类方法
• 3.3.3 F.C Park 的分类方法
• 3.4 奇异位形分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 工作空间
• 4.1 引言
• 4.2 正解映射法
• 4.3 工作空间分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 传动性能分析
• 5.1 引言
• 5.2 机构的雅可比矩阵
• 5.3 条件数
• 5.4 并联机器人局部条件数
• 5.5 参数变化对传动性能的影响
• 5.6 参数变化对工作空间的影响
• 5.6.1 工作空间简化
• 5.6.2 参数变化对工作空间的影响
• 5.7 本章小结
• 第六章 尺度综合
• 6.1 引言
• 6.2 运动学分析
• 6.3 工作空间参数
• 6.4 机构优化评价指标构造
• 6.5 尺度综合
• 6.6 算例
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢