几种含SPR和RPS分支三自由度并联机构性质的研究

【摘要】： 随着并联机器人技术的发展,少自由度并联机器人由于具有结构相对简单,控制容易,造价低等特点,深受学者们的关注,成为机器人领域一个新的研究热点,而且在工业生产领域有着广阔的应用前景。本文在分析国内外少自由度并联机器人研究与应用发展状况的基础上,用计算机辅助几何法和解析法研究了三种具有SPR和RPS分支的3自由度三自由度并联机构的机构特性。 (1)基于CAD软件的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动功能构造出多种包含SPR和RPS分支的三自由度并联机构; (2)用解析法对2SPR+RPSⅠ型、2SPR+RPSⅡ型、2SPR+RPSⅢ型三种并联机构进行位置分析、速度分析和加速度分析,并且根据虚功原理对2SPR+RPSⅠ型并联机构进行了静力分析; (3)用计算机辅助几何法构造出三种并联机构的位置模拟机构并求解出各空间并联机构的位置反解;在同一草图中同时作出机构在不同时刻的三个位置模拟机构,通过CAD软件的尺寸约束功能将这三个位置逐次逼近,构造出机构的速度-加速度模拟机构,求解出空间并联机构的速度反解和加速度反解;根据模拟机构的各个分支取极值时得到相应的边界轮廓曲线,通过放样命令构造出并联机构的工作空间;并且对比解析法所求得的位置反解、速度反解、加速度反解进行了验证; (4)将三种机构的工作空间、速度、加速度加以对比,总结它们机构特性方面的优缺点,并对运动副布置的改变对机构特性产生的影响加以分析。 论文的工作为进一步研究少自由度并联机构的实用性奠定了一定的理论基础。