两类6自由度并联机器人的优化设计研究

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1、上海交通大学硕士学位论文两类6自由度并联机器人的优化设计研究姓名：孙宇申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：殷跃红2003.2.1上海交通大学硕士论文两类6自由度并联机器人的优化设计研究两类6自由度并联机器人的优化设计研究摘要本文主要针对两类并联机器人6自由度SPS型Stewart机构的常见形式和6自由度PSS型并联机器人进行了包括机构学分析机构优化设计运动学动力学奇异性等在内的系统研究并根据研究的成果编制了数值计算程序开发了一套并联机器人分析软件为SPS型或PSS型并联机器人分析和设计提供了有力的辅助手段机构学分析针对并联机器人应用前景广阔而其机构总体设计复杂的特点

2、本文对两种并联机构分别进行了数学建模得出了两种机构的机构学方程基于机构学方程和各种约束条件分析了两种机器人的工作空间机构优化设计分析了PSS型并联机器人的机构参数对工作空间的影响得出了结论从而可以根据得出的结论进行机构优化设计最后还给出了设计实例的三维模型图运动学对两类并联机构进行了运动学分析得到了操作空间与关节空间的速度加速度对应关系以及逆Jacobian矩阵动力学用动力学普遍方程的方法分析了两类机器人的动力学得到了在忽略连杆的质量和垂直于杆轴向受力情况下的系统动力学模型奇异性在对并联机器人进行奇异性分析的过程中首先根据上海交通大学硕士论文两类6自由度并联机器人的优化设计研

3、究运动学关系式将奇异点分成了两类然后对每类奇异点分析得到了第一类奇异点出现的位形利用矩阵理论中的特征值方法分析了处于奇异位形附近的病态Jacobian矩阵的速度变化情况,总结了两类奇异点的搜索算法软件设计在前面理论分析的基础上开发了一套并联机器人分析软件软件提供对SPS和PSS两种类型的并联机器人进行极限工作空间分析次灵活工作空间分析位置和姿态工作空间分析以及指定区域的奇异点查找和指定路径的奇异点查找等功能软件提供了图形和数字分析结果关键字SPSPSS并联机器人Jacobian奇异性上海交通大学硕士论文两类6自由度并联机器人的优化设计研究STUDYONOPTIMUMDESIG

4、NOFMECHANISMFOR6-DOFPSS&SPSPARALLELROBOTSABSTRACTThethesismainlydealswithtwotypes6DOFparallelrobots:SPStypeandPSS.Researcheshavebeendoneinsuchfieldsasfollows:Mechanicalanalysis,OptimumDesignofMechanism,Kinematics,dynamics,SingularityAnalysis,andsoon.AndthesoftwareofComputerAidedDesigntoolfo

5、rPSSandSPSparallelrobothasbeencompletelyprogrammed.1.MechanicalAnalysisBecauseofcomplexityofmechanicaldesignforparallelrobot,themathematicalmodelswerebuiltandthemechanicalequationsoftwotypesofparallelrobotweregottenrespectively.Onthebasisofthemechanicalequationsandrestrictconstraintconditio

6、n,theworkspaceofthoseparallelrobotshasbeenanalyzed.2.OptimumDesignofMechanismOptimumDesignofMechanismwaselaboratedonthebasisofthemechanicalparameters’affectonworkspace.3.KinematicsInverseJacobianmatrixandrelationshipofvelocityandacceleration上海交通大学硕士论文两类6自由度并联机器人的优化设计研究betweenoperationspacea

7、ndjointspacehavebeengottenbykinematicalanalyzingtwotypesofparallelrobots.4.DynamicsThedynamicmodels,whichwasgottenundertheconditionofignoringlinkbar’smass,wasanalyzedbyuniversaldynamicequations.5.SingularityanalysisThesingularpointswererankedintotwotypes