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1、3-PPR并聯(lián)機器人自由度及運動特性研究,答 辯 人：張 軍,答辯時間：2014年06月05日,專 業(yè)：機械設(shè)計及理論,指導(dǎo)教師：謝志江,1.緒論,2.并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,3.并聯(lián)機器人運動學(xué)分析,目 錄,4.并聯(lián)機器人工作空間分析,5.并聯(lián)機器人動力學(xué)分析,6.結(jié)論與展望,1 緒 論,課題來源及背景,課題來源及背景基于國家某大型激光裝置器工程建設(shè)中激光光學(xué)模塊的潔凈精密裝校項目。,1 緒 論,本文研究內(nèi)容,介紹了本課題的來源與背景，國內(nèi)外并聯(lián)機器人的 發(fā)展概況以及國內(nèi)外并聯(lián)機器人運動學(xué)和動力學(xué)以及工作 空間相關(guān)理論的研究情況。,對三自由度并聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)進行了介 紹，并運用

2、螺旋理論分析了機構(gòu)的自由度進行了詳細的計 算以及對機構(gòu)驅(qū)動輸入的選取進行了判別。,建立并聯(lián)機器人的正逆運動學(xué)模型，對機構(gòu)運動學(xué) 的正解和逆解進行了分析，最后通過ADAMS軟件和Matlab 軟件對該機構(gòu)的運動學(xué)進行仿真。,1 緒 論,本文研究內(nèi)容,對3-PPR并聯(lián)機器人工作空間的約束條件進行了詳 細的分析，分別運用數(shù)值法和計算機幾何輔助法對分析了 工作空間。,建立了3-PPR并聯(lián)機器人的拉格朗日動力學(xué)模型， 并分別使用ADAMS軟件和Matlab軟件對該并聯(lián)機構(gòu)的動 力學(xué)進行了仿真分析。將仿真結(jié)果和該機構(gòu)的動力學(xué)理論 模型求解結(jié)果進行對比，從而驗證了動力學(xué)建模的正確性。,1 緒 論,本文技術(shù)路

3、線圖,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)分析,并聯(lián)機器人主要由定平臺、直流伺服電機、精密行星齒輪減速機、滾珠絲杠螺母副、十字交叉導(dǎo)軌副、連桿、滾珠軸環(huán)和動平臺等組成。該并聯(lián)機器人的驅(qū)動是伺服電機帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，而滾珠絲杠上的螺母通過連接板帶動滑塊的移動。,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人工況分析,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人自由度分析,根據(jù)螺旋理論，可以得出3-PPR并聯(lián)機器人機構(gòu)的每個運動副的運動螺旋。,,,,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人自由度分析,兩螺旋的原部矢量和對偶矢量分別交叉相乘所求得的結(jié)果稱為螺旋互易積。如果兩個螺旋的互易積為零，

4、就稱這兩個螺旋分別為正螺旋和與這正螺旋相關(guān)的反螺旋。則可以求出三條支鏈各運動副的反螺旋：,,,,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人自由度分析,,,由螺旋理論知識可知，運動螺旋的反螺旋表示物體在實際三維空間中所受到的約束作用。3-PPR并聯(lián)機構(gòu)的三條支鏈分別都同時對動平臺繞X軸和Y軸的轉(zhuǎn)動進行了限制，即對X和Y軸產(chǎn)生約束力偶的作用，同時也對動平臺沿Z軸的移動進行了限制，即對Z軸產(chǎn)生約束力的作用。因此該并聯(lián)機構(gòu)的公共約束 ， 。且機構(gòu)中不存在虛約束和局部自由度，即 。,,因此，3-PPR并聯(lián)機構(gòu)有3個自由度，分別為沿X軸和Y軸的移動，以及繞Z軸的轉(zhuǎn)動。其他的自由度均受到限制。,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,2 并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,謝 謝！,