学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

含中间约束分支的少自由度并联机构的奇异分析

作　者: 赵洁
导　师: 路懿
学　校: 燕山大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 少自由度并联机器人解析法 CAD变量几何法移动Jacobian 转动Jacobian 速度分析奇异位形
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 63次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着并联机器人技术的发展,少自由度并联机器人由于具有驱动件少、控制简单、制造容易、造价低等优点,逐步成为机构学领域的研究热点。奇异位形的研究是并联机器人理论研究中的一个重要组成部分,机器人的运动、受力、控制以及精度等诸方面的性能都与机构的奇异位形密切相关。因此有必要对并联机构的奇异性做深入的研究,以减少和消除奇异位形的影响,进一步提高并联机构的性能,促进并联机构的实用化和产品化的发展。本文在分析国内外对少自由度并联机构奇异性研究的基础上,用解析法和CAD变量几何法研究了3种含有中间约束分支的少自由度并联机构的奇异位形。首先,通过CAD变量几何法的几何约束、尺寸约束和尺寸驱动技术构造出几种含有中间约束分支的3、4自由度并联机构。其次,用解析法对构造的3UPS+UP和3UPS+UPR和4SPS+PS线框模拟位置机构的正反解进行验证,通过求解代表动平台线速度和角速度与独立输出速度矢量直接耦合关系的移动和转动Jacobian矩阵,得到了n自由度并联机构(n<6)的n×n型混合Jacobian方阵,建立速度模拟机构,通过速度模拟法在空间内搜索速度突变时刻的位姿,并将此位姿状态下的参数代入混合Jacobian方阵,通过解析法求解此位姿时的速度和矩阵的行列式,以此来对模拟法得到的奇异位形进行验证。再次,利用解析法编程,采用区域内逐点搜索方法搜索了这三种机构的在空间内的奇异分布。最后,通过速度模拟机构来模拟速度Jacobian矩阵,通过求解矩阵的行列式分析机构的奇异问题。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 并联机构概述  11-15
  1.2 少自由度并联机构的研究现状  15-17
    1.2.1 3自由度并联机构的研究现状  15-16
    1.2.2 4自由度并联机构研究现状  16-17
    1.2.3 含约束分支的少自由度机构研究现状  17
  1.3 奇异位形的研究概述  17-20
    1.3.1 奇异问题的进展  17-19
    1.3.2 少自由度并联机构奇异位形研究现状  19-20
  1.4 论文选题的意义和研究内容  20-21
    1.4.1 本文的选题意义  20
    1.4.2 研究内容  20-21
第2章 3UPS+UP并联机构奇异分析  21-46
  2.1 3UPS+UP并联机构概述  21
  2.2 3UPS+UP并联机构坐标系的建立及自由度分析  21-23
  2.3 3UPS+UP并联机构的位置分析  23-29
    2.3.1 位置反解分析  23-26
    2.3.2 3UPS+UP并联机构位置反解验证  26-29
  2.4 3UPS+UP并联机构的速度分析  29-36
    2.4.1 速度的解析法分析  29-33
    2.4.2 计算机辅助几何法求解机构速度的数学理论  33-34
    2.4.3 速度正解的模拟机构的建立  34-36
  2.5 3UPS+UP并联机构的奇异分析  36-40
    2.5.1 速度模拟机构分析奇异位形  36-38
    2.5.2 正解速度分析3UPS+UP并联机构的奇异问题  38-40
  2.6 解析法搜索3UPS+UP并联机构的奇异空间  40-44
  2.7 本章小结  44-46
第3章 3UPS+UPR并联机构奇异分析  46-57
  3.1 3UPS+UPR并联机构概述  46-47
  3.2 3UPS+UPR并联机构的位置分析  47-51
    3.2.1 位置正解分析  47-49
    3.2.2 位置正解模拟机构  49-51
  3.3 3UPS+UPR并联机构的速度分析  51-53
    3.3.1 速度的解析法分析  51-52
    3.3.2 速度反解的模拟机构的建立  52-53
  3.4 反解速度求解奇异位形  53-54
  3.5 解析法搜索3UPS+UPR并联机构的奇异空间  54-56
  3.6 本章小结  56-57
第4章 45PS+PS并联机构的奇异分析  57-66
  4.1 45PS+PS并联机构概述  57-58
  4.2 45PS+PS并联机机构的位置反解  58-62
    4.2.1 45PS+PS并联机构的位置分析  58-60
    4.2.2 45PS+PS并联机构位置反解对比  60-62
  4.3 45PS+PS并联机构速度模拟机构的奇异分析  62-63
    4.3.1 速度模拟机构的建立  62
    4.3.2 速度反解分析奇异问题  62-63
  4.4 解析法搜索45PS+PS并联机构的奇异空间  63-65
  4.5 本章小结  65-66
第5章模拟Jacobian矩阵法分析奇异问题  66-74
  5.1 模拟法求解Jacobian矩阵的理论基础  66-68
  5.2 并联机构雅可比模拟机构的建立  68-70
  5.3 3UPS+UP并联机构的模拟Jacobian矩阵法  70-72
  5.4 本章小结  72-74
结论  74-75
附录1  75-76
附录2  76-77
附录3  77-82
参考文献  82-89
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  89-90
致谢  90-91
作者简介  91

含中间约束分支的少自由度并联机构的奇异分析

内容摘要

全文目录

相似论文