三自由度Delta并联机器人工作空间研究

《三自由度Delta并联机器人工作空间研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:TP24210710-2015125082硕士学位论文三自由度Delta并联机器人工作空间研究姜轶辉导师姓名职称焦生杰教授申请学位类别工学硕士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2018年4月10日论文答辩日期2018年5月19日学位授予单位长安大学StudyontheWorkspaceof3-DOFDeltaRobotAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：JiangYihuiSupervisor：Prof.JiaoShengjieChang’anUniversity,X

2、i’an,China摘要三自由度Delta并联机器人由于其结构特点具有整体刚度大、承载能力强、惯性小、高速、高精度、力控制简单和制造成本低的优势，在工业领域中得到广泛应用，但也正因为其结构特点导致其工作空间较小且形状复杂。机器人的工作空间决定了机器人所能达到的区域，是机器人设计最重要的指标之一。因此，深入研究三自由度Delta机器人工作空间仿真方法，对其可行性、快速性和准确性进行分析，对工作空间和机器人主要结构参数之间的关系进行研究，对Delta机器人的结构设计具有重要意义。首先，本文对三自由度Delta并联机器人进行了运动学分析，

3、在对其结构进行简化的基础上，完成了位置反解和位置正解的计算，并结合Delta并联机器人现有的工作空间相关研究，提出了三种新的工作空间仿真方法。分析并确定了三自由度Delta并联机器人的主要结构参数，在改变Delta并联机器人主要结构参数的情况下，三种仿真方法的仿真结果依然相同，说明了三种仿真方法均可行。然后，设计实验方案，通过对实验室Delta并联机器人真实工作空间边界进行测量，对三种仿真方法结果的正确性进行了直接验证。对三种仿真方法进行了单次仿真耗费时间和建模准确度两个方面的对比分析，结果表明：从快速性和准确性的角度出发，在三种仿

4、真方法中，基于位置正解法的工作空间仿真方法相对较好。最后，通过分析法确定了r,L,l三个主要长度结构参数的范围，得出了三个参数变化与工作空间体积和形状变化之间的对应规律。通过数值法对主动杆输入角度范围变化与工作空间形状变化之间的对应规律进行了研究。为了更准确的研究结构参数与工作空间之间的关系，提出了主动杆输入角度范围可变的工作空间体积和工作空间X,Y,Z轴方向上最大宽度的求解方法，通过将这两种方法的求解结果与分析法建模结果相比较证明了这两种方法的可行性。为进一步研究给定工作空间求解三自由度Delta并联机器人结构参数奠定了基础。关

5、键词：三自由度，Delta并联机器人，工作空间，仿真，结构参数IIIAbstractBecauseoftheadvantagesoflargeoverallrigidity,largebearingcapacity,smallinertia,highspeedandhighaccuracy,simpleforcecontrolandlowmanufacturingcost,3-dofDeltaparallelrobotarewidelyusedintheindustry.Theadvantagesarederivedfromit’s

6、structuralfeatures.Butitisalsobecauseofitsstructuralcharacteristicsthatitsworkspaceissmallandcomplex.Theworkspaceoftherobotdeterminestheareathattherobotcanreach,andisoneofthemostimportantindexesoftherobotdesign.Therefore,thepaperstudiestheworkspacesimulationmethodof3-d

7、ofDeltaparallelrobotdeeplyandanalyzesitsfeasibility,quicknessandaccuracy.Furthermore,therelationshipbetweenthemainstructuralparametersofrobotandworkspaceisstudied.TheseworksareofgreatsignificancetothestructuraldesignoftheDeltarobot.Firstly,thekinematicsanalysisof3-dofD

8、eltaparallelrobotiscarriedout.Onthebasisofsimplifyingitsstructure,thecalculationoftheinversepositionsolutionandthefor