3-RRP平面并联机构的性能研究

摘要

好的承压能力、好的刚度特性以及好的精确度是并联机构成为该领域研究热点的重要原因。三自由度平面并联机构作为并联机构的重要分支，相比六自由度并联机构，在结构上简单，制造加工上成本低，运动控制上易于实现精确控制。因此文章选取三自由度平面并联机构3-RRP为研究对象，通过建立机构模型，对该模型进行运动学、动力学以及机构精确度分析。研究成果填补了平面三自由度并联机构中该机构研究的空白，同时为该机构其他性能的进一步研究提供了理论基础。
　　首先，对3-RRP平面并联机构进行运动学分析，利用旋转矩阵法得到机构的位置正解和逆解，由于并联机构的结构特性，机构位置正解比位置逆解求解难度高，因此文章尝试一种新型智能算法BP神经网络算法求解位置正解。然后针对机构进行运动仿真，采用ADAMS仿真软件，得到不同驱动条件下动平台运动的位移、速度和加速度变化曲线。利用前面求得的机构位置正解进一步推导得出雅可比矩阵，通过对矩阵的分析得出机构存在的奇异位置。
　　其次，对并联机构的动力学进行分析。利用虚功原理求解出动力学逆解方程，同时利用ADAMS软件，模拟了在末端执行器上施加四组不同外力情况下，同样完成8字形运动轨迹时，三个驱动电机的功率消耗。为动力学的进一步研究提供了理论依据。
　　再次，在运动学分析的基础上，利用微分原理求解得出机构的误差正解方程。使用Matlab软件将求解出来的误差正解模型输入画图，最终得到了驱动角变化对动平台位姿误差变化的规律。这为下一章的机构精度分析提供了理论依据。
　　最后，通过对3-RRP平面并联机构的单个支链误差研究入手，判断整个机构原始误差对动平台输出精度的影响情况。利用Matlab软件将结果以图形的形式表示，使得更加直观。通过本章研究可以为精度补偿等并联机构精度研究工作提供可靠的理论依据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 主要研究的内容及论文结构

1.4 本章小结

2 3-RRP平面并联机构的运动学分析

2. 1 3-RRP平面并联机构的位置分析

2. 2 3-RRP平面并联机构的运动仿真

2.3 BP神经网络法

2. 4 3-RRP并联机构的奇异性分析

2.5 本章小结

3 3-RRP平面并联机构的动力学分析

3. 1 3-RRP平面并联机构动力学建模

3. 2 3-RRP平面并联机构动力学仿真

3.3 本章小结

4 3-RRP并联机构的误差建模

4.1 机构误差

4.2 3-RRP平面并联机构误差模型建立

4.3 3-RRP平面并联机构实例计算

4.4 本章小结

5 3-RRP平面并联机构精度分析

5.1 精度分析方法

5.2 3-RRP平面并联机构各参数误差与精度关系

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 文章总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及成果

致谢