解耦性并联机器人机构设计

摘要

针对并联机器人机构的瓶颈问题——为完成期望运动输出通常需要所有驱动构件相互协调运动，这给控制带来了不小的麻烦，这也正是并联机器人机构相对串联机器人机构而言未能广泛应用于实际的主要原因之一。本文基于序单开链的机构综合方法，提出了多种新型解耦并联机器人机构。这些机构能实现运动输入—输出变量之间存在一一对应关系，即拓扑结构具有完全控制解耦性，从而显著简化控制问题，且其运动学、动力学分析亦非常简单。
　　 本文主要研究内容如下：1)简单介绍了本项研究的课题来源、产生背景、现状及其意义，并比较了各种并联机器人机构结构综合主要方法的特点；2)介绍了序单开链法的相关定义、术语、基本思想；以及给予序单开链法的进行构型综合的一般原则和具体步骤；最后介绍了进行空间机构运动分析的必要数学基础知识。3)基于单开链结构原理和拓扑结构控制解耦准则，设计构造了一类新型三平移并联机器人机构。该机构仅有低副组成，结构简单、因无球副便于制造安装；该机构运动输入一输出变量之间存在一一对应关系，即拓扑结构具有完全控制解耦性，从而显著简化了本机构的控制问题，并且运动学、动力学分析求解简单。4)基于单开链结构原理和拓扑结构控制解耦准则，设计构造了一类新型三平移一转动并联机器人机构。该机构的拓扑结构具有完全控制解耦性，从而显著简化了本机构的控制问题以及运动学、动力学分析求解问题。另外，对该机构进行了必要的结构分析和位置分析，为该类新型机器人机构的推广应用了奠定基础。5)基于单开链结构原理和拓扑结构控制解耦准则，设计构造了一类新型三平移两转动并联机器人机构。该机构的拓扑结构具有完全控制解耦性，从而显著简化了本机构的控制问题以及运动学、动力学分析求解问题。另外，对该机构进行了必要的结构分析和位置分析，为该类新型机器人机构的推广应用了奠定基础。
　　 本文研究内容是对复杂机构尤其是并联机器人机构学的深化，研究成果对提高复杂机构的运动学和动力学分析效率、实现其实时控制以及促进机器人理论与技术的成熟都具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题来源及意义

1.1.1并联机器人的特点与应用

1.1.2课题意义

1.2并联机器人机构综合现状与发展趋势

1.3本论文主要研究内容

第2章 基础理论

2.1 基于序单开链的并联机器人结构综合

2.1.1基本概念

2.1.2并联机构拓扑结构综合一般过程

2.2空间机构运动分析的数学基础

本章小结

第3章 三平移解耦并联机器人机构设计

3.1 概述

3.2 新型三平移解耦并联机器人构型综合

3.2.1设计目标(功能要求)

3.2.2支链结构类型的选定

3.2.3新型三维纯平移并联机构

3.3 新型三平移解耦并联机器人机构分析

3.3.1自由度分析

3.3.2位置分析

本章小结

4.1 概述

4.2.1设计目标(功能要求)

4.2.2支链结构类型的选定

4.3.1自由度分析

4.3.2位置分析

本章小结

第5章 三平移两转动并联机器人机构设计

5.1 概述

5.2 新型三平移两转动解耦并联机器人机构

5.2.1设计目标(功能要求)

5.2.2支链结构类型的选定

5.2.3新型三平移两转动并联机构

5.3 新型三平移两转动解耦并联机器人机构分析

5.3.1自由度分析

5.3.2位置分析

本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2需进一步研究的问题

致谢

参考文献