3-PRS并联机构运动设计分析

摘要

作为空间三自由度并联机器人的典型代表,3-PRS并联机器人的末端执行器可以实现绕x轴和y轴的转动以及沿z轴的移动的混合运动。并且其支链数目少,结构对称,易于控制,已经成为机器人机构学领域的研究热点之一,具有较高的实际应用价值。本论文围绕3-PRS并联机器人的运动性质、位置的正逆解、工作空间等问题进行了深入的研究,为使其能够在工业上得到更普遍的应用提供了理论基础。
　　首先,介绍了六自由度的并联机器人和三自由度的并联机器人的研究现状,详细阐述了国内外学者的研究方法和研究成果。
　　其次,对本文设计的3-PRS并联机器人进行了机构说明,对其位置的正逆解进行了求解,运用螺旋理论对其运动性质进行了全面的分析。
　　然后,以逆运动学为基础,结合3-PRS并联机器人自身的结构特点,给出了其工作空间的定义,采用工作空间边界点搜索算法搜索出并联机构的工作空间,分析了并联机器人的机构参数对工作空间的影响,从而为3-PRS并联机器人的优化设计打下基础。
　　最后,基于Solidworks三维建模软件,建立了3-PRS并联机器人的模型,导入到ADAMS中,对其进行了运动学和动力学的仿真分析,为以后的动力学研究以及3-PRS并联机器人的控制研究提供了依据。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 并联机器人的应用与发展

1.3 国内外研究状况

1.3 本文研究的主要内容

第2章 3-PRS并联机构的位置正解与逆解

2.1 引言

2.2 3-PRS并联机构描述及坐标系的建立

2.3 动平台姿态的描述及机构的约束方程

2.4 位置逆解模型

2.5位置正解模型

2.6 算例

2.7 本章小结

第3章 3-PRS并联机构运动性质分析

3.1 引言

3.2 螺旋理论基础

3.3 3-PRS并联机器人的运动性质分析

3.4 算例

第4章 3-PRS并联机器人的工作空间分析

4.1 引言

4.2 工作空间的定义

4.3并联机器人工作空间的影响因素

4.4 3-PRS并联机器人的工作空间的确定方法

4.5 运动平台工作空间三维图的绘制

4.6 具体算例分析

4.7 机构参数对工作空间的影响

4.8 本章小结

第5章 3-PRS并联机器人虚拟样机的仿真分析

5.1 引言

5.2 3-PRS并联机器人模型的建立

5.3 ADAMS中仿真模型的建立

5.4 3-PRS并联机器人仿真分析

5.5 本章小结

第6章 研究工作总结与展望

6.1 主要研究成果

6.2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况