空间六自由度位姿调整平台运动性能研究

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1、空间六自由度位姿调整平台运动性能研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：齐凯指导教师：谢志江教授兼职导师：骆力教授级高工学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一六年五月StudyforKinematicPerformanceofSpatial6-DOFPositionandOrientationAdjustingPlatformAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforPro

2、fessionalDegreeByQiKaiSupervisedbyProf.XieZhijiangPluralisticSupervisedbyProf.LuoLiSpecialty：ME(MechanicalEngineeringField)CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要基于光学模块的精密装校流程，为满足模块在精密装校过程中空间六自由度姿态调整，本文设计了一

3、种用于装校的空间六自由度位姿调整平台。结合串、并联机器人的自身特点，提出了由两种少自由度并联机器人（3-SPS/PU水平调整机构与3-PPR平面调整机构）串联组成的混联式空间六自由度位姿调整平台。根据光学模块精密装校技术要求，在满足其功能要求的前提下，对空间六自由度位姿调整平台进行了运动性能的研究。主要内容如下：依据精密装校技术要求，分解出所需实现的六个位姿调整功能，提出了由水平调整机构与平面调整机构上下串联的机械结构，采用几何作图法直观地描述了各自的工作模式。利用螺旋理论分析计算其自由度，为运动学分析奠定基

4、础。根据坐标变换理论，采用解析法对水平调整机构位置逆解进行求解，应用牛顿迭代法编程计算其位置正解，迭代运算结果的精度满足精密装校要求；针对结构较为特殊的平面调整机构，利用解析法分别求解其位置正、逆解。使用ADAMS进行运动学仿真分析，将仿真结果同MATLAB计算结果进行比对，以此验证运动学数学模型的正确性。对水平调整机构与平面调整机构工作空间的约束条件进行系统分析，采用数值积分法，编写MATLAB程序，绘制可达工作空间性能图谱。分析工作空间随位姿参数的变化规律，得到各自由度的运动极值；研究该机构结构参数对工作

5、空间的影响规律，其结果对机械结构优化有一定参考价值。在已建立的水平调整机构与平面调整机构位置逆解数学模型的基础上，求解机构的雅克比矩阵。选择全域条件指标对机构整体灵巧度进行评价，绘制其性能图谱并分析机构灵巧度随机械结构参数的变化规律，为结构优化设计提供参考依据。关键词：六自由度，位置正逆解，运动学仿真，工作空间，灵巧度I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTToaccuratelycompletetheadjustmentfortheopticalmodulesin6-DOFspace,aspatial

6、6-DOFpositionandorientationadjustingplatformisintroducedinthispaper.Thisplatformisdesignedbasedonthepreciseassemblingandcalibratingprocedureofopticalmodules.Regardingthecharacteristicsofserialandparallelmechanism,acombinationof3-SPS/PUparallelmechanismand3-

7、PPRparallelmechanismisproposed.Accordingtoqualificationsinassemblingandcalibratingofopticalmodules,thisstudyinkinematicperformanceofspatial6-DOFpositionandorientationadjustingplatformislaunched.Themaincontentsofthispaperareasfollows:Accordingtoqualification

8、sinpreciseassemblingandcalibrating,sixfunctionsofthemechanismaredecomposed.Theplatformisserialwith3-SPS/PUparallelmechanismonthetopand3-PPRparallelmechanismonthebottom.Thismechanismisillustratedwithgeo