Tricept并联机构运动学设计理论与方法

摘要

该文密切结合开发新一代数控加工设备的需要,以机器人机构学、矩阵论、解析几何、优化设计理论等为工具,研究了Tricept并联机器人运动学设计理论和方法,主要工作和成果可以概括为以下几个方面：1、在对Tricept并联机构进行结构描述和自由度分析的基础上,针对运动学分析与设计的需要,对动平台姿态进行了描述,并构造了位置正、逆解模型,从而为机构的尺度综合和伺服控制奠定理论基础.2、针对动平台位置与姿态相互耦合的特点,在求得雅可比矩阵的基础上,对动平台线速度和角速度进行了解耦.论证了雅可比矩阵的条件数是评价Tricept并联机构操作性能最为恰当的指标.3、根据Tricept并联机构的结构特点,以解析几何为工具,导出了尺度参数间的几何关系,进而将尺度综合问题归结为双尺度参数寻优问题.并构造了一种兼顾条件数全域均值及其极差间矛盾的综合操作性能指标,实现了尺度参数的优化设计.4、给出了仅考虑主动支链杆长约束条件时,在柱坐标系下求解工作空间边界的数值算法.确定了为达到设计空间边界所需的虎克铰转角范围.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外研究状况综述

1.2.1概念设计

1.2.2运动学正、逆解析

1.2.3奇异位形与灵活度分析

1.2.4尺度综合与工作空间分析

1.3本文主要研究内容

第二章 Tricept机构的结构描述与位置正、逆解

2.1引言

2.2结构描述

2.3自由度分析

2.4位置逆解模型

2.4.1动平台姿态描述

2.4.2位置逆解模型

2.4.3位置正解模型

2.5小结

第三章 灵活度与操作性能分析

3.1引言

3.2灵活度分析

3.2.1雅可比矩阵

3.2.2动平台角速度与线速度的解耦

3.3操作性能分析与评价指标

3.3.1操作性能分析

3.3.2性能评价指标

3.4小结

第四章 尺度综合与工作空间分析

4.1引言

4.2解析尺度综合

4.2.1设计空间的定义

4.2.2尺度参数关系

4.2.3尺度参数的优化设计

4.3工作空间分析

4.3.1工作空间的定义

4.3.2虎克铰转角模型

4.3.3工作空间边界

4.4小结

第五章 全文结论

5.1全文结论

5.2后期展望

参考文献

论文作者在攻读硕士学位期间完成的学术论文

致谢