一种新型的混联机构及其在漂流船仿真中的应用

摘要

并联机构与传统的串联式机构相比，它具有刚度重量比大、响应速度快、将传动与支承功能结合为一体的优点，但它也有工作空间与机构尺寸比较小、各条运动链耦合等缺点。混联机构是近几年发展起来的一种具有良好应用前景的新一代机构，该类机构将串联机构和并联机构相结合，继承了并联机构和串联机构各自的特点。 本文提出了一种新型的六自由度混联机构用来实现漂流船的仿真。它由3-RPS并联机构串联UVW平台并联机构，该机构的六条运动链可以独立运动，方便了机构调试和维修，也简化了控制系统的设计。本文分别建立了3-RPS机构和UVW平台的位姿正反解的数学模型，计算了它们的工作空间，进行了运动学的仿真，构建了UVW平台的实验系统，并取得了良好的效果。本文通过ADAMS软件将六自由度混联机构用于漂流船的仿真，上述研究为该机构的进一步应用奠定了基础。 考虑到漂流船的实际运动过程，本文将六自由度混联机构简化为一种三自由度的混联机构来实现漂流船的仿真。该机构是平面五杆机构串联摇摆机构。本文建立了该混联机构的位姿、速度和加速度的正反解，使用MATLAB软件计算了该机构的工作空间，证明该机构符合漂流船仿真的要求。 本文详细讨论了运动模拟的逼真度，使用体感模拟算法来实现漂流船的仿真，并通过两个实例加以说明。该研究成果还可以应用在飞行器、车辆等的模拟。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 本课题的目的和意义

1.2 国内外研究状况

1.2.1 并联机构的研究状况

1.2.2 混联机构的研究状况

1.2.3 混联机构的优点

1.3本课题的主要研究工作

第二章机械系统动态仿真技术

2.1 机械系统动态仿真技术概述

2.2 与机械系统动态仿真技术相关的技术

2.3 ADAMS仿真软件简绍

2.3.1 ADAMS软件简介

2.3.2 ADAMS软件功能：

2.3.3 ADAMS分析原理

2.4 ADAMS软件动态仿真分析理论基础

2.4.1 ADAMS建模基础

2.4.2 ADAMS运动学分析

2.4.3 ADAMS动力学分析

2.5 ADAMS软件的建模和仿真步骤

2.6 本章小结

第三章六自由度混联机构的计算和漂流船的仿真

3.1 3-RPS并联机构运动学分析基础

3.2 3-RPS并联机构位姿的解析解

3.3 3-RPS并联平台机构正反解仿真分析

3.3.1 正解的仿真分析

3.3.2 反解的仿真分析

3.4 3-RPS并联平台工作空间分析

3.4.1 影响并联机构工作空间的因素

3.4.2 并联机构工作空间的计算

3.5 UVW平台介绍

3.6 UVW平台并联机构的位置分析

3.6.1 3-PRP平面并联机构的自由度计算

3.6.2 机构的位置反解和止解解析分析

3.7 机构的位置正解和反解的仿真

3.8 UVW平台并联机构的工作空间

3.8.1 概述

3.8.2 工作空间的描述与评价

3.8.3 机构工作空间的确定

3.9 混联机构对于漂流船运动的仿真

3.9.1 引言

3.9.2 浪涌情况的仿真

3.9.3 加速前进运动的仿真

3.10 本章小结

第四章三自由度运动模拟系统对漂流船的仿真

4.1 引言

4.2 平面五杆机构结构分析

4.2.1 自由度的计算

4.2.2 漂流船模拟仿真平台的构成

4.3 仿真平台的位姿逆解

4.4 仿真平台的位姿正解计算

4.4.1 引言

4.4.2 仿真平台的位姿正解计算

4.4.3 仿真平台的解耦分析

4.4.4 机构的工作空间计算

4.5 仿真平台的速度和加速度分析

4.5.1 仿真平台的速度正解

4.5.2 仿真平台的加速度正解

4.5.3 仿真平台的速度和加速度逆解

4.6本章小结

第五章漂流船模拟仿真运动平台模拟逼真度算法

5.1 引言

5.2 模拟逼真度

5.2.1 模拟逼真度的定义

5.2.2 模拟逼真度的研究范围

5.3 体感模拟算法

5.3.1 体感模拟算法原理

5.3.2 坐标系建立

5.3.3 不同体感模拟算法比较

5.3.4 经典滤波算法

5.4 仿真实例

5.4.1 浪涌情况仿真

5.4.2 加速前进运动仿真

5.5 本章小结

第六章论文结论

6.1 工作总结

6.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所作的项目

致谢