6-SPS并联微动机器人运动性能及评价方法研究

摘要

本文针对一种采用3-2-1正交布置形式的6-SPS并联微动机器人，运用微坐标变换原理对其进行运动学分析，推导出反映机构特性的速度雅克比矩阵，该矩阵是常数矩阵，并且该机构是运动解耦机构。在此基础上，利用拉格朗日方程法推导求解该微动机器人的速度、加速度性能指标以及工作空间性能。 本论文利用螺旋理论建立并联微动机器人的静力学模型，推导出机构的力雅克比矩阵和承载能力指标。同时对微动机器人进行静刚度分析，推导机构的静刚度性能指标。 精度是衡量并联微动机器人性能的重要指标。本论文运用微分思想将非线性问题局部线形化，建立了机构的几何误差模型，推导机器人的精度指标和误差敏感度指标。 在综合归纳反映机构性能指标的基础上，本论文引入模糊综合评价方法，对所研究的6-SPS并联微动机器人建立一个三层次的模糊综合评价体系，以此来评价该并联微动机器人的整体性能。 采用柔性铰链代替常规运动副能够提高微动机器人的精度。本论文从弹性力学角度出发设计柔性铰链，并用Pro/E软件构建并联微动机器人的实体模型。同时，本论文用有限元分析软件对该机器人进行运动仿真，结果表明该并联微动机器人是运动解耦的。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2微细作业应具有的机能

1.3微机器人及其发展现状

1.4并联机器人研究现状

1.5并联微动机器人研究现状

1.6本论文主要研究内容

第二章6-SPS并联微动机器人运动学分析

2.1 6-SPS并联微动机器人运动学分析基础

2.1.1位姿描述和坐标变换

2.1.2微坐标变换原理

2.2并联微动机器人输入输出分析

2.2.1微动机器人的几何模型

2.2.2运动学正解

2.3微动机器人的速度性能分析

2.4微动机器人的加速度性能分析

2.5本章小结

第三章并联微动机器人工作空间和静力学分析

3.1工作空间分析

3.2静力学分析

3.2.1静力学模型

3.2.2承载能力指标

3.3静刚度分析

3.4静刚度性能指标

3.5本章小结

第四章6-SPS并联微动机器人的精度分析

4.1几何误差建模

4.2微动机器人的误差模型

4.3敏感性分析

4.4精度指标和敏感度指标

4.5实际模型具体分析计算结果

4.6本章小结

第五章并联微动机器人机构综合性能评价

5.1模糊评价方法简介

5.2并联微动机器人机构的性能指标和评价模型的构建

5.3单因素模糊评价

5.4多层次模糊综合评价

5.5 应用实例

5.6本章小结

第六章柔性铰链设计和微动机器有限元仿真

6.1柔性铰链简介

6.2 6-SPS并联微动机器人实体建模

6.2.1柔性铰链移动副设计

6.2.2柔性铰链球面副设计

6.3有限元方法简介

6.4有限元方法运动仿真分析

6.5本章小结

第七章结论与展望

1论文总结

2研究展望

致谢

参考文献