新型三支路可重构并联机器人研究

论文摘要

随着社会生产自动化程度的不断提高,机器人技术得到了非常广泛的应用,并联机器人以刚度高、承载能力大、速度快、精度高等优点适应了生产发展的需要,引起了国际上广泛的关注,并已经在工业、航空航天和医疗等众多领域得到了成功应用。本文针对工业生产设备柔性化的需求,设计出一种新型的三支路六自由度的可重构模块化并联机器人。根据六自由度并联机器人的构型对并联机器人运动学进行了分析,求出了机器人位置的反解和正解。并且运用环路法建立了并联机器人速度正反解方程,求出了一阶影响系数矩阵即雅可比矩阵。并联机器人的工作空间、奇异性、和灵巧度是并联机器人的重要性能指标,本文根据实际需求对此进行了分析。并联机器人具有精度高的特性,文中建立了六自由度并联机器人的精度方程,并且运用稳健设计方法优化了并联机器人的结构尺寸。然后通过对六自由度并联机器人的支路结构进行研究和扩展,提出了由六自由度并联机器人向三、四自由度并联机器人衍生的方案;接着对六自由度并联机器人进行了可重构模块化设计,然后使用这些模块重组了六、四和三自由度并联机器人,实现了并联机器人的柔性化可重构设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 并联机器人的概述
• 1.2 并联机器人研究现状和发展
• 1.3 课题来源及研究目的和意义
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 研究的目的和意义
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 3-RUPU 并联机器人运动学分析
• 2.1 引言
• 2.2 3-RUPU 并联机器人结构
• 2.3 并联机器人机构位置分析
• 2.3.1 3-RUPU 的位置反解
• 2.3.2 3-RUPU 的位置正解
• 2.4 运动影响系数分析
• 2.4.1 3-RUPU 的雅克比矩阵
• 2.5 3-RUPU 并联机器人的运动仿真
• 2.6 本章小结
• 第3章 3-RUPU 并联机器人性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 并联机器人的工作空间研究
• 3.2.1 影响并联机器人工作空间的因素
• 3.2.2 工作空间的搜索方法
• 3.2.3 并联机器人工作空间分析
• 3.3 并联机器人奇异性研究
• 3.3.1 3-RUPU 并联机器人奇异性分析
• 3.4 并联机器人灵巧度分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 3-RUPU 并联机器人精度分析及其稳健设计
• 4.1 引言
• 4.2 3-RUPU 并联机器人精度分析
• 4.2.1 并联机器人误差模型
• 4.2.2 结构参数变化对机构精度的影响
• 4.3 稳健优化设计
• 4.3.1 稳健设计的基本原理和方法
• 4.3.2 3-RUPU 并联机器人稳健优化数学模型
• 4.3.3 计算步骤及结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 可重构模块化并联机器人设计
• 5.1 引言
• 5.2 并联机器人构型综合原理
• 5.2.1 并联机器人的基本组成
• 5.2.2 运动副和支链分析
• 5.2.3 3-RUPU 并联机器人支链分析及衍生
• 5.3 新型三支路并联机器人的可重构模块化设计
• 5.3.1 固定平台模块设计
• 5.3.2 运动平台模块设计
• 5.3.3 支链模块设计
• 5.4 3-6 自由度并联机器人的重构设计
• 5.4.1 六自由度并联机器人的重构设计
• 5.4.2 四自由度并联机器人的重构设计
• 5.4.3 三自由度并联机器人的重构设计
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢