平面3-rrr柔性并联机器人实验分析

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1、i：奎三些奎茎三茎筌圭耋堡耋圣应用。(町Dc]ta并联机器人0)“ce肼联机器人(对DclmparallelrobotCo)Tricoptparallelrobot圈I-5典型的并联机器人实际应用Figure1-5Applicationoftypicalproducb第一章绪论1．1．2柔性并联机器人的研究意义相对与串联机器人而言，并联机器人有如下这些优点：1、与串联机构相比，刚度大，结构稳定；2、承载能力强；3、精度高；4、在位置求解上，串联机构正解易，反解难，而并联机器人正解难反解易，因此当机器

2、人要求在线计算反解时，并联机器人就有很大的优势。总体来说，并联机器人弥补了很多串联机器人的不足，扩充了整个机器人应用的领域。并联机器人以其结构刚度好、承载比大、位置精度高、结构紧凑的特点引起了国内外学术界与工程界的广泛注意。人们为并联机构上述特点所吸引，纷纷开展机构学及其控制等问题的研究，并设法把此种新型机构应用于生产实际中。并联机器人在重载工作条件下，其运动关节及各杆件的弹性变形已经不容忽略，随着机构设计高速化、轻型化的发展趋势，必将导致各组成部件的刚度下降，弹性变形也更加明显。对于具有较高精度及

3、性能要求的并联机器人来说，因这种变形造成的机器人运动误差和弹性振动大大加剧，直接制约了并联机器人的发展和应用。因此，考虑柔性因素的影响，开展柔性并联机器人动力学领域的综合研究，具有十分重要的研究和应用价值。1．2国内外研究现状及分析由于柔性并联机器人通常是一个多闭环、刚柔耦合的复杂非线性动力学系统，相应的动力学系统建模和分析方法要远比单纯的刚性并联机器人或柔性串联机器人复杂得多，因此，目前国内外很少有直接针对柔性并联机器人动力学方面的研究。然而，柔性并联机器人又是柔性机器人和并联机器人两个领域的有机

4、结合，因此，完全可以借鉴两个领域已经取得的丰富研究成果深入开展对柔性并联机器人的综合研究。目前，国内外在柔性串联机器人和刚性并联机器人各自领域的研究已经很多，主要包括结构分析、运动学分析、动力学分析、数值仿真、控制策略研究及实验研究等方面。本节只对以上两个领域中与本课题研究较为相关的一些文献做主要分析，并对柔性并联机器人领域的研究现状予以阐述。1．2．1并联机器人的研究现状自上世纪80年代以来，美、英、日、法、德、俄、韩国等国家的研究机构和企业先后开展了对并联机器人的研究。我国的中科院沈阳自动化所、

5、燕山大学、哈尔滨工业大学、清华大学、天津大学、东北大学等单位先后开展了研究，并研制出多台样机，目前关于并联机器人的研究开发和应用正日益广泛。目前，国内外关于并联机器人的理论研究主要集中在机构学、运动学、动力学和控制策略等研究领域。关于并联机器人的应用研究涉猎的领域有：装配生产线、并联机器人北京工业大学工学硕士学位论文机床、飞行模拟器、空间飞行器对接机构及其地面试验设备、卫星天线换向装置、海军舰艇观测台、天文望远镜跟踪定位系统以及动感娱乐平台等。其中，对并联机器人机床研究尤为火热。并联机器人的应用研究

6、主要集中在结构设计、参数优化、误差建模等几个方面，同时也涉及到机构学、运动学、动力学和控制策略等问题。1．2．1．1运动学主要研究并联机器人的运动学、奇异位形、工作空间和灵巧度分析等方面。该项研究是实现并联机器人控制和应用研究的基础，因而在并联机器人的研究中占有重要的基础性地位。运动学中的主要参数有：位置，位移，速度，加速度和时间。并联机器人的运动学建模是实现运动控制的基础，要设计并联机构的运动控制，就必须要建立其运动学模型。运动学建模主要研究并联机构正逆解问题。就并联机构而言，当已知机构的各杆的位

7、移，求解平台的位置和姿态就是所谓的运动学正解；反之，如果已知动平台的位置和姿态，要求解各杆的位移为运动学反解。并联机构的运动学反解较为容易而运动学正解却有相当的难度，这一点恰好与串联机构相反，因此并联机构的运动学建模主要集中在运动学正解的建模上。能够求出显式位置正解或显式雅可比矩阵逆解的并联机构为数不多。位移正解问题的解法有数值解法和解析解法。数值解法的适用范围广，但计算速度较慢，当机器人接近奇异位置时不易收敛，有时无法求出全部解，而且计算结果与初值选取有很大关系。在对数值求解方法的研究中，IIul

8、ocenti【4J提出可获得6．SPS并联机器人所有实数解的一维搜索法。Huang[5】以三棱椎法将并联三角形动平台的机器人的六维问题降为一维，求解效率高。杨廷力【6J提出了基于机构拓扑结构特征的有序单开链(soc)迭代法，并用于求解平面并联机器人的位移正解。而位移解析解法的实质是采用消元法消去位移方程中的未知数，将位移方程转化为仅含一个未知数的高次方程。解析解法包括向量代数法，几何法，矩阵法，对偶矩阵法，螺旋代数法，四元素代数法等。其特点为不需要初值，可求得全部解，