一种具有半球工作空间的2-DOF并联机构研究

发布时间：2022-07-11 11:07

　　提出一种新型2自由度球面并联解耦机构,并对机构的构型、运动学、静力学、工作空间、空间模型等方面进行了比较全面的研究,最后运用OpenGL进行运动仿真。具体内容为:1.由并联机构型综合的研究现状,总结出机构型综合的一般步骤和方法,进而提出新型2-DOF球面并联解耦机构;2.建立新型2-DOF并联球面机构的位置正反解,给出机构雅可比矩阵表达式,是分析机构各种性能指标的基础;由机构的工作空间入手,逐步改进机构以求得最大的工作空间,最后给出工作空间的解析表达式;3.运用空间模型理论建立该机构的空间模型,为性能分析和优化设计打下基础;4.对球面机构的速度传递各向同性、力传递各向同性、运动传递指标、承载能力极值等性能进行分析,并在解空间内得出相应的性能图谱;由这些直观的性能图谱,在解空间内找到比较合适的点,以确定球面机构的结构杆长度等参数,为机构的优化提供依据;5.最后采用Microsoft VC++中调用OpenGL函数来绘制机构模型,并编制了二自由度球面并联机器人运动学仿真软件,为该并联机器人的设计、制造提供了有力的工具。 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    §1-1 并联机器人的特点及应用
    §1-2 并联机器人分析理论研究现状
        1-2-1 运动学问题
        1-2-2 机构的解耦性分析
        1-2-3 工作空间和奇异位形
        1-2-4 各向同性和灵巧性
    §1-3 少自由度并联机器人型综合的研究
    §1-4 并联转动机构的发展概况
    §1-5 论文的选题意义和主要研究内容
第二章 少自由度并联机构的型综合研究
    §2-1 并联机构型综合理论概述
        2-1-1 基于计算自由度的Grübler-Kutzbach公式
        2-1-2 运动综合法
        2-1-3 并联机器人的基本结构元素
        2-1-4 少自由度并联机构支链形式及其构成方式的分类
    §2-2 二自由度并联转动机构的分析
        2-2-1 二自由度解耦机构描述
        2-2-2 机构自由度计算
        2-2-3 运动学分析
        2-2-4 影响并联机构工作空间的因素
    §2-3 机构改进
    §2-4 本章小结
第三章 改进机构分析
    §3-1 机构的运动学分析
        3-1-1 机构运动学
        3-1-2 机构的雅可比矩阵分析
        3-1-3 机构的正解分析
    §3-2 机构的静力学分析
    §3-3 机构工作空间分析
    §3-4 机构的一种工程实例
    §3-5 本章小结
第四章 机构空间模型建立
    §4-1 空间模型理论基本理论
    §4-2 建立本机构的空间模型
    §4-3 本章小结
第五章 二自由度并联解耦机构性能分析
    §5-1 Jacobian（雅可比）矩阵
        5-1-1 运动Jacobian矩阵
        5-1-2 静力Jacobian矩阵
    §5-2 系统的解耦与各向同性分析
        5-2-1 解耦与各向同性简介
        5-2-2 二自由度并联解耦机构的运动传递解耦及各向同性性能分析
        5-2-3 力矩传递解耦及各向同性性能分析
    §5-3 二自由度并联机构运动学传递能力和承载能力及其评价指标
        5-3-1 速度极值指标
        5-3-2 该机构的运动学传递性能评价指标
        5-3-3 承载能力评价指标
    §5-4 二自由度并联机构奇异位形
    §5-5 本章小结
第六章 二自由度机构的仿真
    §6-1 几种常用三维绘图软件的比较及最终软件的选取
        6-1-1 AutoCAD的特点
        6-1-2 3DMAX的特点
        6-1-3 OpenGL的特点
    §6-2 OpenGL简介
        6-2-1 OpenGL的功能
        6-2-2 OpenGL的绘制原理
        6-2-3 OpenGL帧缓存和动画
    §6-3 Visual C++6.0 环境下OpenGL具体实现
        6-3-1 MFC中使用OpenGL的方法
    §6-4 并联机构的几何模型
        6-4-1 并联机构模型构造
        6-4-2 模型渲染及动画实现
    §6-5 软件界面的设计
    §6-6 碰撞检测
        6-6-1 碰撞检测
        6-6-2 二自由度并联机构碰撞的检测
    §6-7 本章小结
第七章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间所取得的相关科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于碰撞检测的机器人运动仿真系统[J]. 邱士安,李刚俊.  机械传动. 2006(02)
[2]一种基于3-RSS/S并联机构的踝关节康复机器人[J]. 赵铁石,于海波,戴建生.  燕山大学学报. 2005(06)
[3]踝关节康复训练并联机构构型及其运动学分析[J]. 刘更谦,高金莲,杨四新,何春燕,张小俊.  机电产品开发与创新. 2005(05)
[4]基于OpenGL的机器人仿真技术研究[J]. 朱玉蓉,翟雪琴,郝矿荣.  机械与电子. 2004(10)
[5]新型并联冗余驱动地震模拟台[J]. 李为民,高峰.  机械设计. 2004(03)
[6]基于MFC的OpenGL动态仿真技术[J]. 曹自洋,郝矿荣.  电脑开发与应用. 2003(12)
[7]一种用于腕关节的球面三自由度并联解耦机构位置分析[J]. 孙立宁,刘宇,祝宇虹.  中国机械工程. 2003(10)
[8]一种串并联结构拟人七自由度冗余手臂的设计[J]. 刘辛军,汪劲松,高峰,金振林.  中国机械工程. 2002(02)
[9]欠秩空间并联机器人输入选取的理论与应用[J]. 赵铁石,黄真.  机械工程学报. 2000(10)
[10]基于三自由度球面并联机构数控回转台的机械设计[J]. 曾宪菁,黄田,曾子平,李亚.  机器人技术与应用. 2000(04)

博士论文
[1]对称少自由度并联机器人型综合理论及新机型综合[D]. 李秦川.燕山大学 2003

硕士论文
[1]少自由度并联机器人拓扑结构设计及运动学研究[D]. 黄勇刚.重庆大学 2005
[2]基于球面机构的肩关节的分析与设计[D]. 战丽娜.燕山大学 2005
[3]具有3-2-1并联结构地震模拟器的关键技术研究[D]. 刘伟.河北工业大学 2004
[4]两足步行器轨迹规划和图形仿真[D]. 岳建锋.河北工业大学 2003



本文编号：3658052