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《哈尔滨工业大学》 2010年
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四自由度并联机器人机构及其性能的研究

李勇杰  
【摘要】:空间少自由度并联机器人与空间六自由度并联机器人相比,具有机构简单,设计、制造简单方便,构件少,成本相对较低等优点,成为近年来机器人研究中的一个热点,具有较高的科学研究价值和广阔的应用前景。对于二、三自由度并联机构的研究已基本成熟。对于机构对称、分支完全相同、各向同性的对称四、五自由度并联机构,也做了较多的研究,而对于非对称的四、五自由度并联机构,由于其研究较复杂,仍处于起步阶段,这在一定程度上影响了该类并联机器人的发展和应用。本文对一种新型的非对称四自由度2PRS/2PRRS并联机器人进行了机构性质的研究,并通过研制样机和联机调试对该机构的性质进行了验证。 首先,基于螺旋理论综合出了一种新型的非对称四自由度并联机构(2PRRS/2PRS),并用Solidworks和ADAMS对该机构进行了三维建模和运动仿真。运动仿真结果和理论分析结果吻合:机构具有四个自由度,分别为沿X,Z轴的两个移动自由度和沿X,Y轴的两个转动自由度。 其次,推导了机构的运动学逆解、正解和雅克比矩阵,并在此基础上进行了速度和加速度的分析。通过分析机构的奇异性,得出当动平台和定平台都为正方形时,机构在原点位置是奇异的。为了避开奇异位置,提出了两种解决方案,一种是动平台为一个对角线相互垂直的四边形,非梯形;另一种解决方案是动平台为一个对角线相互垂直的梯形。通过对这两种方案的奇异性、工作空间和灵活度进行分析比较,最终选择了性能较好的四边形动平台。 最后,基于前面的理论分析,进行了机械设计,研制出了该新型机构的样机。完成了该机构动平台的轨迹规划,该样机主要完成的工作是在一个球面切出“SIAT”的字样。经过联机调试,机构最终按照预定的轨迹完成了切削工作。 本课题完成了一种新型机构从机构综合到最终的研制样机和联机调试,完成了一种新型机构的研究,具有重要的科学研究意义。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242.1

【参考文献】
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