SPS+SPR系列四自由度并联机器人性质研究

论文摘要

随着并联机器人技术的发展,少自由度并联机器人由于其具有结构相对简单、控制容易、造价低等特点,在工业生产领域有着广阔的应用前景,所以深受学者们的关注,已成为机器人领域新的研究热点。本课题在分析国内外少自由度并联机器人理论研究与应用的基础上,用新的解析方法和计算机辅助几何法对由SPS分支和SPR分支构成的四自由度并联机构作了较为系统的研究。（1）提出了3种有代表性的2SPS+2SPR四自由度并联机构:2SPS+2SPR I、2SPS+2SPR II、2SPS+2SPR III,根据约束条件推导了位置反解。用新的解析方法,进行速度和加速度分析。通过对约束条件求导,得到上平台速度各分量和加速度各分量之间的约束关系。根据虚功原理进行静力分析。（2）用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术构造出这3种机构的位置模拟机构,并基于匀加速直线运动的思想构造速度—加速度模拟机构,通过模拟机构进行运动学分析。（3）通过改变运动副的布置方式综合出3种与2SPS+2SPR II有相似运动特性的四自由度并联机构。（4）在建立的位置模拟机构的基础上,构造2SPS+2SPR I和2SPS+2SPR II的工作空间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 并联机器人概述
• 1.2 少自由度并联机构研究现状
• 1.2.1 四自由度并联机构研究现状
• 1.2.2 并联机构运动学研究现状
• 1.3 并联机器人研究展望
• 1.4 CAD 技术在机构设计中的应用
• 1.5 论文选题的意义和研究内容
• 第2章 理论基础及机构综合
• 2.1 解析法分析并联机构速度、加速度的理论依据
• 2.1.1 速度公式的推导
• 2.1.2 加速度公式的推导
• 2.2 计算机辅助几何法求解机构速度、加速度的理论依据
• 2.3 计算机辅助几何法介绍
• 2.4 计算机辅助几何法的构型原理
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 并联机构构型设计
• 2.5 计算机辅助几何法的并联机构综合
• 2.6 本章小结
• 第3章 2SPS+2SPR I 并联机构分析
• 3.1 2SPS+2SPR I 并联机构及坐标系的建立
• 3.2 2SPS+2SPR I 并联机构位置分析
• 3.2.1 2SPS+2SPR I 并联机构自由度计算
• 3.2.2 位置反解的解析法分析
• 3.2.3 位置的计算机辅助几何法分析
• 3.2.4 实例验证
• 3.3 2SPS+2SPR I 并联机构速度、加速度分析
• 3.3.1 速度，加速度的解析法分析
• 3.3.2 速度，加速度解耦
• 3.3.3 基于匀加速运动的速度－加速度的模拟机构的建立
• 3.3.4 实例验证速度、加速度
• 3.4 静力分析
• 3.5 工作空间分析
• 3.6 本章小结
• 第4 章 2SPS+2SPR II 并联机构分析
• 4.1 2SPS+2SPR II 并联机构及坐标系的建立
• 4.2 2SPS+2SPR II 并联机构位置分析
• 4.2.1 2SPS+2SPR II 并联机构自由度计算
• 4.2.2 位置反解的解析法分析
• 4.2.3 位置的计算机辅助几何法分析
• 4.3 2SPS+2SPR II 并联机构速度、加速度分析
• 4.3.1 速度 Jacobian 矩阵求解和加速度 Hessian 矩阵求解
• 4.3.2 速度，加速度解耦
• 4.3.3 速度－加速度的计算机辅助几何法分析及验证
• 4.3.4 实例
• 4.4 工作空间分析
• 4.4.1 动坐标系坐标原点的工作空间
• 4.4.2 上平台中心点的工作空间
• 4.5 静力分析
• 4.6 本章小结
• 第5 章 2SPS+2SPR III 并联机构分析
• 5.1 2SPS+2SPR III 并联机构及坐标系的建立
• 5.2 2SPS+2SPR III 并联机构位置分析
• 5.2.1 2SPS+2SPR III 并联机构自由度计算
• 5.2.2 位置反解的解析法分析
• 5.2.3 位置的计算机辅助几何法分析
• 5.3 2SPS+2SPR III 并联机构速度，加速度分析
• 5.3.1 速度 Jacobian 矩阵求解和加速度 Hessian 矩阵求解
• 5.3.2 速度，加速度解耦
• 5.3.3 速度－加速度的计算机辅助几何法分析
• 5.3.4 实例
• 5.4 静力分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介