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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)：機械設計及理論,指導教師：謝志江,1.緒論,2.并聯(lián)機器人結構與自由度分析,3.并聯(lián)機器人運動學分析,目 錄,4.并聯(lián)機器人工作空間分析,5.并聯(lián)機器人動力學分析,6.結論與展望,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中激光光學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)機器人運動學和動力學以及工作 空間相關理論的研究情況。,對三自由度并聯(lián)機器人的結構和尺寸參數(shù)進行了介 紹，并運用
2、螺旋理論分析了機構的自由度進行了詳細的計 算以及對機構驅(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模型，對機構運動學 的正解和逆解進行了分析，最后通過ADAMS軟件和Matlab 軟件對該機構的運動學進行仿真。,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模型， 并分別使用ADAMS軟件和Matlab軟件對該并聯(lián)機構的動 力學進行了仿真分析。將仿真結果和該機構的動力學理論 模型求解結果進行對比，從而驗證了動力學建模的正確性。,1 緒 論,本文技術路
3、線圖,2 并聯(lián)機器人結構與自由度分析,并聯(lián)機器人結構分析,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)機器人結構與自由度分析,并聯(lián)機器人工況分析,2 并聯(lián)機器人結構與自由度分析,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)機器人機構的每個運動副的運動螺旋。,2 并聯(lián)機器人結構與自由度分析,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果稱為螺旋互易積。如果兩個螺旋的互易積為零，就稱這
4、兩個螺旋分別為正螺旋和與這正螺旋相關的反螺旋。則可以求出三條支鏈各運動副的反螺旋：,2 并聯(lián)機器人結構與自由度分析,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)機構的公共約束 ， 。且機構中不存在虛約束和局部自由度，即 。,因此，3-PPR并聯(lián)機構有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)機器人結構與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,2 并聯(lián)機器人結構與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,2 并聯(lián)機器人結構與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,2 并聯(lián)機器人結構與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,2 并聯(lián)機器人結構與自由度分析,并聯(lián)機器人輸入選擇判別,謝 謝！,
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