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并联机器人机构构型方法研究

史巧硕  
【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。


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