3rrr并联机器人机构奇异性分析

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1、密级公开分类号TP241XXXXXX硕士学位论文3RRR并联机器人机构奇异性分析SingularityAnalysisof3RRRParallelRobotMechanism指导教师姓名、专业技术职务学科专业论文答辩日期学位授予单位和日期答辩委员会主席答辩委员会委员摘要随着社会的发展和科技的进步，机器人已经渗透到人类生产生活的各个方面。并联机器人由于其具有稳定性好、承载能力强、精度高、耐恶劣环境等优点，不但在工业生产领域发挥着不可替代的作用，而且在军事领域中具有广泛应用。本文以三自由度平面3RRR机构为研究对象，研究了该机构的工作空间搜索方法，分析了该

2、机构的奇异位形，建立了其奇异位形规避模型，讨论了奇异位形的规避条件，建立含杆长误差的奇异位形分析方法，并进行了仿真研究，为该型机构的分析设计提供了理论基础。本文主要研究工作如下：首先，建立了平面3RRR机构的数学模型，根据平面机构学和几何学建立机构的约束方程，对该机构的运动学正逆解进行了研究；建立逆解和二维搜索法相结合的工作空间求解方法，研究了平面3RRR机构的工作空间，结果表明，该方法简化了工作空间求解的计算量，大幅提高了计算效率。其次，采用代数法分析了3RRR机构的奇异位形，并基于平面单闭环连杆机构的可装配性原理，对3RRR机构驱动做整周运动的条件

3、及避免正向奇异位形的几何条件进行了分析，为机构的杆长设计提供了必要的约束条件。第三，建立含杆长误差的机构奇异位形分析数学模型，讨论了杆长误差对平面3RRR机构奇异性的影响，使用MATLAB对杆长误差进行数据分析，得出了杆长误差与奇异点位置偏移程度之间的关系。结果表明，驱动杆的杆长误差对机构奇异性影响较大且成非线性增长的结论，为3RRR机器人机构的设计及精度研究提供了参考依据。最后，利用Pro/E、ADAMS等仿真软件对平面3RRR机构的运动学和奇异性进行仿真，验证了本文数学模型的正确性与可靠性。关键词：并联机器人；运动学；奇异性分析；杆长误差ABSTR

4、ACTWiththerapiddevelopmentofsocietyandsteadyprogressofscienceandtechnology,robotshavepenetratedintoeachandeveryaspectconcerningthedailylifeandproductionofhumanbeings.Characterizedbygoodstability,greatcarryingcapacity,highaccuracy,strongresistancetoharshenvironments,etc.,parallel

5、robotsarenotonlyirreplaceableinthefieldofindustrialproduction,butalsowidelyusedinthemilitaryfield.Inthispaper,theplanar3RRRmechanismwiththree-degree-of-freedomwasselectedastheresearchobjecttostudytheworkspacesearchmethodandanalyzeitssingularity.Asingularityavoidancemodelwasestab

6、lishedtodiscusstheavoidanceconditionsforsingularityandfigureoutthesingularityanalyticprocedurethatincludesrodlengtherrors.Simulationresearchwasalsocarriedouttoprovideatheoreticalbasisforthedesigningofsuchmechanism.Theresearchworkofthispaperismainlyasfollows:Firstly,amathematical

7、modeloftheplanar3RRRmechanismwasestablishedinthispaper,andinaccordancewiththeplanarmechanismandgeometry,theconstraintequationsofsuchmechanismwerebuilttostudyitsdirectandinversekinematics.Themethodthatintegratestheinversesolutionwiththetwo-dimensionalsearchmethodwascreatedforsolv

8、ingtheworkspaceofthe3RRRmechanism.Theresultssho