基于三自由度并联机构的力控末端执行器研究

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4、論。於；茲巧。．＇＇如。在乾醉：．护：芳為寒證苗＾品碱乾杀？離密级:硕士学位论文基于三自由度并联机构的力控末端执行器研究作者姓名：马凯超指导教师:杨桂林研究员中国科学院宁波材料技术与工程研究所学位类别:工程硕士学科专业:机械工程研究所:中国科学院宁波材料技术与工程研究所2016年5月DesignandAnalysisof3-DOFParallelManipulatorforForce-controlledEnd-effectorModuleByMaKaichaoADissertationSubmittedtoUni

5、versityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringNingboInstituteofMaterialsTechnologyandEngineeringUniversityofChineseAcademyofSciencesMay,2016摘要基于三自由度并联机构的力控末端执行器研究摘要随着工业机器人技术的发展，制造业开始尝试利用工业机器人进行一些连续接触式的表面加工和

6、后处理任务，如去毛刺，抛光和打磨等。完成高质量的连续接触式加工任务不仅需要实现刀具沿接触面法线方向的力控制，同时也要实现其它方向的运动。然而，现有的工业机器人大多没有力控制功能，在很大程度上限制了机器人在连续接触式加工方面的应用。因此，设计一种能够实现多自由度力控的末端执行器具有重要的现实意义。为此，本文提出了一种能够灵巧地实现三自由度（??−??−?）运动的3-PPS并联机构，其中两个方向的转动可以用来调整刀具方向实现更加有效的接触操作。本文主要研究了基于三自由度并联机构的力控末端执行器的运动学、工作空间和动力学建模

7、与分析方法：机构运动学分析：根据3-PPS并联机构的姿态总是可以等效为绕全局坐标系中??平面上一条轴线转动的特点，3-PPS并联机构的运动学问题，比如运动学正解、运动学逆解和奇异性分析都得到了明显的简化。每条支链被动移动关节的安装方向与水平面都设置一个夹角?，使得运动学分析具有普遍性，便于机构的设计优化。机构工作空间分析：基于3-PPS并联机构的运动学逆解，运用极限位置搜索算法搜索得到了3-PPS并联机构的可视化工作空间。基于参数空间到工作空间的非线性映射关系，提出了一种准确计算可达位姿工作空间的新方法。该方法为机构尺

8、寸参数的优化设计提供了一个重要依据。机构动力学分析：基于牛顿欧拉法建立了3-PPS并联机构的动力学模型，对3-PPS并联机构进行了动力学性能分析。利用仿真算例，探究了不同?角状态下3-PPS并联机构的动力学性能。总之，本文的研究工作为力控末端执行器的设计分析提供了基本理论方法。关键词：并联机构，力控末端执行器，运动学，动力学IAb