新型三平移一转动混合型并联机器人研究

论文摘要

机器人机构通常有串联和并联两类,目前对这两类的研究也已经取得了一定的成果。本文以串并联机构混合组合的方式,提出了一类加入辅助支链RTPTR的新型三平移一转动混合型并联机器人机构。以三平移一转动混合型并联机器人机型中的3-TPT+RTPTR这一机型为研究对象,利用相关的理论对该机构进行了位置分析、运动学分析、奇异位形分析、动力学分析等研究。本文是以辅助支链的独特运动特性为设计初衷,结合现有具有三平移一转动并联机构运动特性,首先,分析介绍了这类混合型并联机构的通性,并给出了其通用机构运动简图。其次,以3-TPT+RTPTR这种机型为样机进行研究,建立了其位置的正反解方程,给出解析表达式；运用运动影响系数,得到了该机构Jacobi矩阵,进而导出了该机构的输入与输出的速度、加速度的关系表达式；建立了其动力学分析模型。第三,基于PRO/E的实体建模功能与ADAMS运动仿真方面的优势,利用PRO/E软件建立3-TPT+RTPTR的机构简化虚拟模型,通过这两者数据的交换接口MECH/Pro对虚拟样机模型添加驱动,运动副等,将模型导入到ADAMS中,并建立仿真模型。最后,在ADAMS中对该机构进行了位置、运动学、动力学的仿真,验证了理论推导与仿真结果的一致性。理论分析结果为物理样机的建立和运动过程中可能出现情况的分析提供了有力的依据。本文研究的三平移一转动混合型并联机器人,可以用于自动加工机床、自动装配生产线等,具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 并联机构的概况及研究现状
• 1.1.1 并联机构的概况
• 1.1.2 并联机构的研究现状
• 1.1.3 少自由度并联机构的研究特点
• 1.2 课题提出及研究意义
• 1.3 课题研究的内容
• 第2章 新型三平移一转动混合型并联机器人概况
• 2.1 新型三平移一转动混合型并联机器人简介
• 2.2 新型三平移一转动混合型并联机器人机型分析
• 2.3 新型三平移一转动混合型并联机器人运动特性分析
• 2.4 小结
• 第3章 3-TPT+RTPTR并联机器人运动学分析
• 3.1 机构运动影响系数法简介
• 3.1.1 并联机构一阶运动影响系数
• 3.1.2 并联机构二阶运动影响系数
• 3.2 3-TPT+RTPTR混合机器人运动学分析
• 3.2.1 自由度的计算
• 3.2.2 位置坐标系建立
• 3.2.3 位置的正反解
• 3.3 一阶运动影响系数求解
• 3.4 奇异位形分析
• 3.5 二阶运动影响系数求解
• 3.6 辅助支链运动分析
• 3.7 基于MATLAB软件的机构位置与速度的求解
• 3.8 小结
• 第4章 3-TPT+RTPTR混合型并联机器人动力学分析
• 4.1 刚体的凯恩动力学方程简介
• 4.2 3-TPT+RTPTR混合型并联机器人动力学模型
• 4.2.1 偏速度与偏角速度求解
• 4.2.2 动平台与分支广义主动力求解
• 4.2.3 动平台与分支广义惯性力求解
• 4.2.4 3-TPT+RTPTR混合型并联机器人的凯恩动力学方程建立
• 4.3 小结
• 第5章 虚拟样机建立及仿真
• 5.1 虚拟样机的设计
• 5.2 3-TPT+RTPTR混合型并联机器人虚拟样机的建立
• 5.2.1 零件的虚拟实体模型的建立
• 5.2.2 虚拟样机的仿真模型建立
• 5.3 仿真实验设计及验证
• 5.4 小结
• 第6章 物理样机的建立
• 6.1 物理样机研究意义
• 6.2 3-TPT+RTPTR物理样机
• 6.2.1 物理样机部件简介
• 6.2.2 物理样机装配
• 6.3 小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 今后研究工作与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间发表的学术论文
• 在学期间参与的科研项目