3-CUR并联机构运动学误差分析及其仿真

摘要

并联机构相对于串联机构来说，具有多种优点，然而并联机构却没有得到广泛的应用，一个重要的限制因素就是精度问题。并联机构因其结构的复杂性，导致其制造以及装配误差对于动平台的输出产生严重的非线性影响。本文旨在对3-CUR完全解耦并联机构进行运动学误差分析，从误差的角度指导并联机构的设计，并探究一套行之有效的标定方法，尽量减小制造以及装配误差带来的影响，提高机构的运动精度。论文的主要研究内容如下：
　　对并联机构误差分类做了系统的介绍，在综合分析了现有两种并联机构误差建模方法后，结合3-CUR并联机构的构型特点，提出了适用于该机构的全误差模型建模方法，建立了3-CUR完全解耦并联机构的运动学误差模型。在此基础上，对误差模型作微分变换，求得了在微小误差下，制造以及安装误差对动平台输出误差的映射矩阵。
　　运用螺旋理论，对3-CUR并联机构分支运动螺旋系组成进行分析，结合其运动解耦性特点，提出了针对少自由度解耦并联机构可控自由度误差以及不可控自由度误差的理论分析，利用Pro/E的机构模块，通过仿真，验证理论分析对于本机构的适用性。
　　把四种类型的误差源加入到Pro/E建立的三维模型中，在给定工作空间内进行精度分析，分别得到四类误差源对于动平台输出误差的影响规律。
　　采用基于空间距离公式的误差辨识方法和修正驱动输入的误差补偿方法，结合遗传算法，对3-CUR并联机构进行误差仿真。在Matlab软件中仿真验证一组算例，基于得到的误差辨识结果进行误差补偿，对比误差补偿前后3-CUR并联机构的运动精度。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 并联机构应用的发展现状

1.3 并联机构运动学误差标定研究现状

1.4 并联机构误差特性分析研究现状

1.5 论文的主要研究内容

第2章 3-CUR解耦并联机构运动学误差建模

2.1 引言

2.2 3-CUR解耦并联机构简介

2.3 并联机构误差分析

2.4 3-CUR并联机构运动学误差模型建立

2.5 3-CUR并联机构误差映射模型

2.6 本章小结

第3章 基于支链螺旋系组成的解耦并联机构误差分析

3.1 引言

3.2 螺旋理论基本概念

3.2 误差对并联机构的影响分析

3.3 3-CUR并联机构的运动误差分析

3.4 基于Proe和Matlab的仿真验证

3.5 理论意义

3.6 本章小结

第4章 3-CUR并联机构的精度分析

4.1 引言

4.2 杆一长度误差的精度分析

4.3 圆柱副位置误差的精度分析

4.4 圆柱副轴线角度误差的精度分析

4.5 驱动零点误差的精度分析

4.6 误差影响图分析

4.7 本章小结

第5章 3-CUR并联机构的误差仿真

5.1 引言

5.2 误差辨识方法

5.3 误差补偿方法

5.4 基于遗传算法的误差辨识

5.5 误差仿真算例

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务及主要成果

致谢