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6-SPS并联机器人运动学分析与精度研究

作　者: 王远东
导　师: 柴保明
学　校: 河北工程大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 并联机器人运动学精度误差补偿
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

并联机器人是一种“知识密集”型机器人，并联机器人技术是近几十年来迅速发展起来的一门交叉学科，它涵盖了机构学、机械设计、力学、计算机工程学等多门学科的知识和最新研究成果，具有刚度大、精度高、承载力强和使用性能好等优点，代表着机电一体化的最高成就。并联机器人作为一个新的学科发展对象，在社会生活的绝大领域都具备广泛的应用价值。且随着科技发展的需要，其创新设计被提出了更高的要求，故对并联机器人进行研究和开发有相当重大的意义。以6-SPS并联机器人为研究对象，本文首先根据其上下平台的空间矢量关系，推导出了机构的位置反解方程，并提出了基于位置反解的杆长迭代法来求位置正解的新方法。通过实例对6-SPS并联机器人的正反解进行了数值验证，证明了杆长迭代法是可行的。分析了6-SPS并联机器人工作空间的限制因素，并根据机构特点提出在姿态给定情况下工作空间的几何确定方法。该方法以运动学反解为基础，求出了工作空间的边界方程。并从边界方程得到了6-SPS并联机器人的工作空间形状为6个空心球体的交集。分析了6-SPS并联机器人的机构特征，结合机器人微分关系建立了Stewart机构的位姿误差模型。再通过软件Adams分析，绘制出了机器人相同运动轨迹时分别在初始杆长误差和铰点位置误差影响下的位姿误差曲线。仿真结果证明：初始杆长误差是6-SPS并联机器人主要的误差源。在机器人运动学理论的基础上，再结合Stewart机构本身特点和误差正解方程，建立了机构位姿误差的补偿模型。通过实例计算分析，误差补偿模型提高了机构的输出位姿精度，从而证明了补偿方法的有效性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-26
  1.1 引言  9-10
  1.2 并联机器人及其特点  10-12
  1.3 并联机器人的应用  12-19
    1.3.1 运动模拟器  12-13
    1.3.2 工业机器人  13-14
    1.3.3 微动操作  14-15
    1.3.4 力传感器  15-16
    1.3.5 空间探测  16
    1.3.6 并联机床  16-19
  1.4 并联机器人分类  19-20
  1.5 并联机器人的国、内外研究现状  20-24
    1.5.1 运动学正反向问题求解  20-22
    1.5.2 工作空间分析  22
    1.5.3 精度研究  22-24
  1.6 研究意义及内容  24-26
第2章 6-SPS 并联机器人位置解分析  26-41
  2.1 引言  26-27
  2.2 6-SPS 并联机器人结构及工作原理  27-28
  2.3 位置反解  28-32
    2.3.1 坐标系的建立  28-29
    2.3.2 坐标变换  29-30
    2.3.3 建立位置反解方程  30-32
  2.4 位置正解  32-36
  2.5 实例验证  36-40
  2.6 本章小结  40-41
第3章 6-SPS 并联机器人工作空间分析  41-53
  3.1 引言  41-43
  3.2 限制工作空间的因素  43-50
    3.2.1 连杆杆长  43-45
    3.2.2 运动副转角  45-47
    3.2.3 机构构件  47-50
  3.3 6-SPS 并联机器人工作空间分析  50-51
  3.4 本章小结  51-53
第4章 6-SPS 并联机器人误差分析  53-66
  4.1 引言  53-55
  4.2 误差模型的建立  55-59
    4.2.1 建模方法综述  55
    4.2.2 建立误差模型  55-59
  4.3 样机建模及其位姿误差分析  59-65
    4.3.1 参数化建模  59-62
    4.3.2 Stewart 平台仿真分析  62-65
  4.4 本章小结  65-66
第5章 6-SPS 并联机器人误差补偿  66-70
  5.1 引言  66-67
  5.2 建立误差补偿模型  67-68
  5.3 计算实例  68-69
  5.4 本章小结  69-70
结论与展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-77
作者简介  77-78
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  78-79

6-SPS并联机器人运动学分析与精度研究

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