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6-PSS并联机器人的运动学及动力学研究

毕军  
【摘要】:并联机器人以其刚度大、承载能力强、误差小、精度高、易控制等一系列突出优点而得到广泛应用。与此同时,由于并联机器人因工作空间相对较小,运动速度较慢等因素而使其运用受限。随着研究的深入,一些具有大工作空间快速运动特性的并联机器人深受青睐,基于此,本文以某一大工作空间快速运动并联机构——6-PSS并联机器人为研究对象,对该机器人的位置正逆解、工作空间、动力学及基于Adams的运动学仿真与动力学仿真等方面的工作进行了研究。该类型并联机器人可以应用在机床加工与医疗等相关领域。 文章首先简要介绍了一种具有大工作空间快速运动特性的6-PSS并联机器人,然后根据6-PSS并联机器人的结构特点,利用空间矢量法建立了其解析形式的运动学方程,从而得出了该并联机器人的位置逆解;采用拟牛顿法给出了该机构的位置正解。其次,在基于该并联机器人运动学逆解的基础上,并综合考虑影响机构工作空间的几个主要因素,采用极限边界搜索法搜索该机构的工作空间,并利用Matlab数学工具绘制出了机器人的位置工作空间与姿态工作空间图谱,完成了工作空间的可视化分析。然后运用基于符号运算的微分变换法构造了并联机器人的雅可比矩阵,然后在对该并联机器人模型进行简化的基础上,采用第二类拉格朗日方法建立了该机构的动力学模型,并利用Matlab软件对所建的动力学模型进行了仿真计算。文章最后利用Adams软件建立了关于6-PSS并联机器人的虚拟样机模型,并对其进行了运动学和动力学仿真,以验证运动学模型与动力学模型的可靠性和精确性。


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