4-RCRP对称4自由度空间并联机构的型综合与运动分析

摘要

对称空间少自由度并联机器人机构和传统的六自由度并联机器人机构相比，具有结构简单，设计、制造和控制的成本都相对较低的特点。特别是具有分支完全相同、结构对称、具有各向同性的对称少自由度并联机构更具应用潜力。但少自由度并联机构的研究进展很不平衡，其中二、三自由度并联机构的研究基本成熟，而四、五自由度并联机构的研究较复杂仍处于起步阶段，在一定程度上限制了该类并联机器人的发展和应用。
　　 本文以4-RCRP四自由度并联机构为研究对象，进行机构的运动学分析。该机构能实现空间的三维移动和绕Z轴的转动，是一种很有应用前途的少自由度机构。
　　 论文首先在螺旋理论的基础上分析了机构的自由度和输入的合理性，针对机构的几何特点，建立了机构的约束方程。运用连续法对该机构的位置进行了求解。利用应用软件Matlab计算了机构的反解，验证了求解的正确性。
　　 其次，运用虚拟机构法建立了机构的雅克比矩阵，并以此建立了机构的速度方程，绘制了在动平台匀速运动的情况下，机构的输入速度的变化规律曲线。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1并联机器人概述

1.2并联机器人的研究现状

1.2.1国内并联机器人的研究现状

1.2.2国外并联机器人的研究现状

1.2.3少自由度并联机构的研究现状

1.3并联机器人研究展望

1.4论文选题意义和研究内容

第2章并联机构结构分析

2.1螺旋理论基础

2.1.1点线面的齐次坐标表示

2.1.2线矢量与旋量

2.1.3旋量的代数运算

2.2旋量的物理意义

2.2.1刚体瞬时转动

2.2.2刚体瞬时移动

2.2.3刚体瞬时螺旋运动

2.2.4刚体上的作用力

2.2.5刚体上作用的力偶

2.2.6刚体上作用的力螺旋

2.3螺旋系及反螺旋

2.4少自由度串联支链的分类与约束运动分析

2.4.1并联机构中的运动副

2.4.2串联支链的运动螺旋系与约束螺旋系

2.4.3 F-型支链的约束运动分析

2.4.4 C-型支链的约束运动分析

2.4.5 C-型支链的配置要求

2.5并联机器人支链约束螺旋系与动平台自由度的关系

2.6本章小结

第3章4-RCRP并联机器人的机构分析

3.1概述

3.2 4-RCRP并联机构模型的建立

3.2.1 4-RCRP并联机构的支链配置

3.2.2 4-RCRP并联机构模型自由度分析

3.3 4-RCRP并联机构输入的合理性判别

3.4本章小结

第4章 4-RCRP并联机构的运动学设计

4.1概述

4.2连续法基本理论

4.2.1基本思想

4.2.2连续算法的基本思想

4.2.3连续算法解方程组的主要步骤

4.2.4同伦路径

4.2.5路径跟踪

4.2.6连续法算法

4.3 4-RCRP并联机构位置分析

4.3.1 4-RCRP并联机构基本参数

4.3.2 4-RCRP并联机构位置正解方程组

4.4 4-RCRP并联机构位置反解分析

4.5本章小结

第5章 4-RCRP并联机构速度分析

5.1概述

5.2一阶影响系数矩阵的建立

5.3 4-RCRP并联机构速度分析

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间发表的论文