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一种四自由度并联机器人的性能分析与设计

更新时间：2020-03-23 07:40:24 大小：10M 上传用户：sun2152 查看TA发布的资源 标签：并联机器人 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

空间少自由度并联机器人由于其驱动元件少、造价低、结构紧凑、控制简单等特点而具有较高的实用价值及更加广阔的应用前景，是当前机器人学领域研究的热点之。设计开发出具有良好性能的少自由度并联机器人的众多构型，以便根据应用要求选择不同性能的机器人，是并联机器人机构中的一项重要任务。本文研究了一种能实现空间两维移动和两维转动的新型四自由度并联机器人，并对其进行了性能分析和结构设计。介绍了新型四自由度并联机器人的结构特点，运用螺旋理论求解了机器人的自由度，推导出位置正反解，并给出了数值算例，验证了所推导公式的准确性。基于位置反解和结构约束条件，分析了该并联机器人的工作空间，并定量分析了部分结构参数对工作空间形状和大小的影响。采用隐函数求导法求解出新型四自由度并联机器人的速度雅可比矩阵，定义了速度传递性能评价指标，并绘制了评价指标在定姿态工作空间内的分布图。求解出机器人的力雅可比矩阵，分析了静力学输入输出关系。

以全城运动学传递性能评价指标和全域输入力为依据，确定了该并联机器人的一组合理结构参数，借助Pro/E 维制图软件对新型四自由度并联机器人及其应用实例进行了一维实体建模，并完成了运动学仿真，实现了动平台预定的运动轨迹，为真实样机的设计提供了重要依据，也为其它机器人的设计提供了参考。

关键词并联机器人：螺旋理论：位置反解：工作空间：雅可比：性能指标；运动真

并联机器人机构可以严格定义为：上下平台用两个或两个以上的分支相连，机构具有两个或两个以上的自由度，且以并联方式驱动的机构。从机构学角度出发，只要是多自由度的，驱动器分布在不同的环路上的并联多环机构都可称之为并联机构1。当各个分支具有相同的运动链，称为结构对称的并联机构，反之，称为非对称的并联机构。并联机器人机构具有高刚性、低惯性、承载能力高等很多优点，但也存在一些问题：运动空间相对狭小，设计计算复杂，特别是运动学正解很困难。从目前的研究情况分析，并联机器人主要有六自由度并联机器人、冗余并联机器人以及目前研究较多的少自由度并联机器人。研究最多也是最早的是六自由度并联机器人机构。早在1947年，Gough2就运用六自由度并联机构进行轮胎的测试，设计运用了闭式运动链的基本方法。1965年，Stewart又设计了六自由度并联平台机构用于飞行模拟器[3]