三自由度弹性铰链机器人静刚度与动力学研究

摘要

刚度影响机器人的动态特性和在负载下的定位精度。在金属切削机床中，提高机床的刚度有利于提高机床的效率、加工精度和表面加工质量；在装配的时候，根据不同的装配任务，选择适当的刚度，可以保证平滑、迅速地完成装配任务。对于机器人的研究来说它也是一个非常重要的设计指标。本文对三自由度弹性铰链闭环机构和三自由度弹性铰链并联机构的静刚度进行了分析。 首先对三自由度弹性铰链闭环机构进行了运动分析，然后根据影响系数法和虚功原理对机构建立约束方程，求解出机构的刚度矩阵。在此基础上用奇异值和瑞利商得出机构的刚度判定指标，利用MATLAB编程绘出刚度判定指标在XY平面上的分布，在空间图形的基础上对刚度特性进行分析研究；在刚度矩阵的基础上讨论了方向刚度。 基于运动学反解对三自由度弹性铰链并联机构的几何参数优化选取，然后用MATLAB软件对机构进行仿真。根据影响系数法分析各铰链的速度、加速度，并且描绘出其在XY平面上的变化规律曲线。 应用运动学和力学中的对偶关系和影响系数法研究三自由度弹性铰链并联机构的静力学问题，由此得到了驱动铰链扭矩随平台位姿变化的关系曲线；在闭环机构研究和静力学分析的基础上结合影响系数对三自由度弹性铰链并联机构的静刚度及其特性进行了探讨。 最后根据牛顿-欧拉法对三自由度弹性铰链并联机构动力学进行分析，建立动力学模型，应用MATLAB软件绘制出机构分支驱动力与动平台位置、速度、加速度之间的变化曲线图。

目录

文摘

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第1章绪论

第2章三自由度弹性铰链闭环机构静刚度研究

第3章三自由度弹性铰链并联机构运动学分析

第4章三自由度弹性铰链并联机构静刚度研究

第5章三自由度弹性铰链并联机构的动力学分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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