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3-RPS角台并联机构卡当运动分析及计算机仿真

罗勇  
【摘要】: 本文主要研究了新型的3-RPS角台并联机构的正反解位姿计算和卡当运动,对该运动的输入进行了轨迹规划,并用计算机对该机构的结构、位姿及运动进行了辅助设计和仿真,具体包括以下内容: 对机构的位姿反解进行了分析与计算,并对参数的可能取值进行了讨论。建立了机构的正解方程,由于并联机构的位姿正解比较难,因此采用数值分析方法中的牛顿迭代法进行求解。在保证一定精度的条件下,用该方法求得的位姿正解对于机器人的输入控制与轨迹规划有实际意义。 研究了该机构的卡当运动,分析了运动过程中的速度和速度瞬心的分布规律,并分析了卡当运动过程中各转角间及转角与顶点位置间的相互关系。对于可能出现的干涉,研究了改进型机构,以保证机构在0°~360°的角度内无干涉的运动,扩大了机构的运动空间范围,有利于实现空间的各种连续运动。对卡当运动输入杆件的伸长进行了轨迹规划,采用了多项式与混有抛物线的线性函数作为规划轨迹,研究了不同速度参数条件下的位移、速度、加速度的时间变化曲线,给出了最优曲线和最优速度,这对于机构卡当运动输入控制的实现和优化具有重要意义。 最后,在以上分析和计算的基础上开发了机构仿真软件,利用该软件对上述的研究内容进行计算和分析,实现了机构的参数化设计,正反解位姿显示,轨迹规划数据的生成,并对各种运动形态进行了仿真。


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