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六自由度并联机床的运动学分析及控制系统设计

杨丹  
【摘要】: 并联机床又称并联结构机床、虚拟轴机床。并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的,是并联机器人机构与机床结合的产物,是空间机构学、机械制造、控制技术、计算机软硬件技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。论文做的主要工作包括以下几个方面: 针对六自由度并联机床,首先在Matlab软件中建立其逆解数学模型,即定义其动坐标系和定坐标系,运动副的类型,动平台和和定平台等各个构件的空间位置。然后通过欧拉角坐标变换法求其数学模型,得到用于控制刀具运动轨迹的杆长变化函数。 在完成运动学逆解分析之后,在UG软件中建立其三维模型,并将模型导入ADAMS软件中对其进行运动学仿真,得到杆件的运动仿真曲线,通过与MATLAB求解获得的理论曲线相比较,结果是吻合的,从而验证了逆解模型的正确性,为进一步在开放式数控系统的运动模块中建立逆解模型奠定了基础。 为实现对六自由度并联机床的运动控制,本文提出以EMC2(Enhanced Machine Controller,增强的机器控制器)开放式数控系统为平台建立并联机床的控制系统。本文运用求得的逆解模型,在EMC2中重新建立其运动学逆解模块,并用数控加工实例加以仿真验证,得到了正确的结果,从而证明了所提方法的可行性,为本课题项目后续的样机制造及电机输出控制奠定了重要基础。


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