基于連桿機構的新型并聯(lián)機器人構型設計與分析.pdf

1、Delta機構及其衍生機構被認為是工業(yè)化應用中最為廣泛且成功的并聯(lián)機構。由于其響應速度快、精度高等優(yōu)點在食品和藥品等行業(yè)中得到了廣泛應用。從結構角度來看，Delta機構為支鏈中具有閉環(huán)平行四邊形的并聯(lián)機構，而目前針對并聯(lián)機構支鏈中含有閉環(huán)連桿單元結構形式的研究較少，且沒有成形的設計理論和方法以及有些機構局部結構設計也不合理，致使其在工業(yè)化應用進程中受到極大的阻礙。本文基于上述背景，提出了單支鏈含閉環(huán)連桿單元的并聯(lián)機構構型方案，并相應對其

2、中的典型機構進行運動學性能等參數(shù)分析及評判，為含連桿單元的并聯(lián)機構工業(yè)化設計應用提供一定的理論和技術支持。
　　首先，本文通過約束螺旋與運動螺旋互逆的關系進行了運動支鏈的設計，得到了不同形式的運動支鏈，根據(jù)運動支鏈對動平臺所提供約束，完成了具有不同自由度的構型設計。對部分新型機構進行了三維建模，分別介紹了各部分的具體結構。基于連桿機構運動特點和運動豐富、結構簡單、容易加工等設計原則，選取了其中的新型3-5RS并聯(lián)機構作為后續(xù)研究對

3、象。
　　然后，對新型3-5RS并聯(lián)機構進行了運動學分析，主要內(nèi)容包括:采用封閉矢量法對機構的運動學正、反解以及速度、加速度進行了分析及求解。建立了機構的位移輸出輸入方程、速度和加速度輸出輸入方程，為后續(xù)分析奠定了理論基礎。
　　接著，對新型3-5RS并聯(lián)機構的性能進行了分析。運用Mathematica繪制了工作空間的范圍，利用速度雅克比矩陣的分析，得到了機構發(fā)生奇異的數(shù)學判據(jù)，在此基礎上建立了機構的剛度矩陣，對機構的靈巧性