极少运动副过约束五自由度混联机器人设计与虚拟仿真分析

发布时间：2022-10-04 12:02

　　各类少自由度并联机构中,两转一移三自由度（2R1T）并联机构是非常重要的一类机构,特别是在五自由度混联机器人方面得到了成功应用,其在航空航天、船舶等高端制造领域复杂结构件作业方面具有工作空间大且操作灵活的明显优势。并联机构运动副数目越少,其结构越简单,更加容易实现高结构刚度的设计,因此本论文提出了一类极少运动副2R1T并联机构的构型综合方法,并在得到的一种四支链极少运动副2R1T并联机构2RPU-UPR-RPR动平台上方添加一个单自由度摇摆头实现另一水平方向的方位调整,并将并联机构基座安装在一单自由度移动工作台实现另一水平方向位置的调整,构造一种能够同时满足大工作空间与高结构刚度的五自由度混联机构加工机器人,进而对其进行尺度优化设计与虚拟仿真分析,主要工作内容如下:首先,基于约束螺旋理论分析论证三支链和四支链2R1T并联机构末端受到的极限约束力螺旋系,基于此极限约束力螺旋系综合一系列具有极少运动副的三支链和四支链2R1T并联机构,包括2RPU-UPR-RPR和RPU-2UPR-RPR机构。其次,针对构造得到的结构对称性较好的两种四支链机构2RPU-UPR-RPR和RPU-2UPR-RP... 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 五自由度混联机器人
        1.2.2 2R1T三自由度并联机构
        1.2.3 构型综合
        1.2.4 运动学分析
        1.2.5 尺度优化
        1.2.6 仿真分析
    1.3 论文的结构与主要研究内容
第2章 极少运动副过约束2R1T并联机构型综合
    2.1 引言
    2.2 三支链或四支链2R1T并联机构末端极限约束力螺旋系分析
    2.3 极少运动副三支链和四支链过约束2R1T并联机构的型综合
        2.3.1 具有极少运动副的三支链过约束2R1T并联机构构型综合
        2.3.2 具有极少运动副的四支链过约束2R1T并联机构构型综合
    2.4 讨论
    2.5 本章小结
第3章 五自由度混联机器人运动学分析
    3.1 引言
    3.2 混联机器人的构造
        3.2.1 2R1T并联机构的优选
        3.2.2 五自由度混联机器人机构的构造
    3.3 混联机器人位置正反解模型求解
    3.4 算例
        3.4.1 球面加工轨迹的实现
        3.4.2 仿真验证
    3.5 本章小结
第4章 五自由度混联机器人尺度优化
    4.1 引言
    4.2 运动螺旋与力螺旋
        4.2.1 约束螺旋与驱动力螺旋
        4.2.2 输出运动螺旋
        4.2.3 运动/力传递性能指标
    4.3 2-RPU/UPR/RPR并联机构尺寸优化
        4.3.1 工作空间与杆长约束条件分析
        4.3.2 尺寸优化过程
    4.4 本章小结
第5章 五自由度混联机器人虚拟仿真分析
    5.1 引言
    5.2 V_REP机器人仿真平台介绍
    5.3 嵌入式脚本控制
    5.4 远程客户端应用编程控制
        5.4.1 V_Rep与 C++进行通信的方法
        5.4.2 V_Rep与 MATLAB进行通信的方法
    5.5 五轴混联机器人运动仿真分析
        5.5.1 V_Rep中仿真模型的搭建
        5.5.2 V_Rep Remote API的框架以及在仿真中用到的函数
        5.5.3 单轴调式与正负方向判定
        5.5.4 运动学仿真
    5.6 表面切削加工仿真
        5.6.1 V_Rep中的表面切削仿真原理
        5.6.2 五轴混联机器人表面切削仿真实现
    5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RobotStudio的机器人搬运工作站设计与仿真[J]. 白蕾,侯伟,张小洁.  国外电子测量技术. 2018(06)
[2]基于VERICUT的五轴卧式机床建模与加工仿真[J]. 李栋,邓永红.  组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[3]一种所有转轴均连续的五自由度混联机器人机构[J]. 许允斗,胡建华,张东胜,侯照伟,姚建涛,赵永生.  机械工程学报. 2018(21)
[4]两转一移三自由度并联机构研究进展[J]. 李秦川,柴馨雪,陈巧红.  科学通报. 2017(14)
[5]一种无伴随运动的对称两转一移并联机构[J]. 陈子明,张扬,黄坤,黄真.  机械工程学报. 2016(03)
[6]基于GF集理论的五自由度混联机器人构型综合[J]. 曹毅,秦友蕾,陈海,葛姝翌,周辉.  农业机械学报. 2015(11)
[7]基于Lamé曲线的Delta并联机器人拾放操作轨迹的优化与试验验证[J]. 解则晓,商大伟,任凭.  机械工程学报. 2015(01)
[8]并联机构中运动/力传递功率最大值的评价[J]. 陈祥,谢福贵,刘辛军.  机械工程学报. 2014(03)
[9]航空结构件加工的新一代数控机床——解读Ecospeed领悟机床设计之道[J]. 张曙.  金属加工(冷加工). 2012(03)
[10]基于螺旋理论的转动解耦并联机构型综合[J]. 曾达幸,黄真.  中国科学:技术科学. 2011(05)

博士论文
[1]可重构混联机械手模块TriVariant的设计理论与方法[D]. 李曚.天津大学 2005

硕士论文
[1]一种5自由度混联机构的性能分析与设计[D]. 吴伟峰.浙江理工大学 2015
[2]JDYP51型虚拟轴研抛机床可视化运动仿真的研究[D]. 王旭.吉林大学 2005



本文编号：3684992