3-PUPU并联机构运动学性能研究

摘要

3-PUPU并联机构是Stewart平台的一种衍生机构，它具有并联机构的精度高、误差不累计、刚度更大等优点，同时，该构型具备可提供纯转动、运动学简单、可直观预测动平台运动等特性，被广泛应用到正骨医疗器械和低频率，低震动的高精度探测机器人等方面。目前，3-PUPU并联机构的研究还比较少，本文将对此构型的运动性能进行研究。
　　构型综合中，由于自由度较多的空间机构构型综合极度复杂，因而本文主要对3-PUPU两级运动单元UPU、PUU对应的平面并联机构单链RPR、PRR进行研究，选取由P和R组成的所有三副链中的RRR链验证了构型综合正确性，并且，通过仿真结果验证了3-PUPU并联机构的构型优越性。
　　本文重点在于3-PUPU型并联机构的工作空间研究和运动学仿真分析。由于3-PUPU并联机构运动学正解求解困难，但反解简单，本文采用运动学反解求解。采用型模拟
　　合法和型模解析法对虎克铰的工作空间进行了研究，提供了运动过程中的虎克铰转动角度限制条件；通过运动中连杆干涉的研究，为连杆尺寸的设计提供了约束条件；用几何方法，求解出运动学逆解后，结合Matlab软件求解出3-PUPU并联机构的工作空间，分析发现本构型工作空间外形规则，覆盖面积大；通过运动学仿真发现执行末端在工作空间内的灵活性很高。通过ADAMS，用正运动学仿真，得出执行末端运动性能分析图；用反运动学仿真得出驱动部件的运动性能分析图。通过对图形的分析，发现执行末端和驱动部件的运动性能优越，速度、加速度、角速度、角加速度变化平缓，未发生突变，而且数值范围合理，说明此构型的运动学性能较高。
　　通过本文的研究，对3-PUPU并联机构的运动学正逆解、构型综合、工作空间以及运动学仿真进行研究，发现本构型的优越性能，为进一步研究打下基础。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 并联机构的起源于发展

1.3 国内外研究现状

1.4 六自由度3-PUPU型并联机构的研究

1.5 本章小结

2 3-PUPU并联机构的构型综合

2.1 并联机构的分类

2.2 并联机构的构型综合

2.3 运动链的型综合

2.4 型综合的验证

2.5 本章小结

3 3-PUPU并联机构的运动学分析

3.1 该机构运动学分析数学方法

3.2 对3-PUPU机构的描述和自由度分析

3.3 3-PUPU并联机构的运动学分析

3.4 3-PUPU机构速度、加速度分析

3.5 本章小结

4 3-PUPU并联机构的工作空间计算

4.1 引言

4.2 影响 3-PUPU 并联机构工作空间的因素

4.3 工作空间的计算方法

4.4 计算 3-PUPU并联机构的工作空间

4.5 本章小结

5 3-PUPU 并联机构的参数研究与仿真

5.1 引言

5.2 3-PUPU型并联机构的虚拟样机

5.3 构型的运动学仿真分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

发表文章：

其它成果：

致谢