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1、第卷第期廿界科杖研宪与妓展,年月一页·的,吕基于的一并联机构仿真与分析谢志江”,,毕军,聂博文,孙小勇`重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆中国空气动力研究与发展中心,绵阳摘要简要介绍了某种大工作空间快速运动并联机构,基于动平台和基座滑块之间的矢量关系推导出该机构的运动学逆解,并利用仿真工具对该机构进行了仿真研究,通过对仿真结果的分析,该机构运动平稳、驱动力变化连续平滑,运动学及动力学性能良好,验证了机构的合理性通过对该机构的优化设计,提高了该机构的运动学及力学性能,为进一步的结构综合尺寸优化莫定了基础、关键词并联机构仿真分析优化设计中图分类号文献标识码·'”峋谊'`,''入刁叮,巧,
2、,出记,一'王七,刀浏之,叩亡罗、吧,邵了一,而,。,一一研究提供了一种新的思路。引言自年平台'〕问世以来,传统六自由度并联机构因具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、易控制等一系列突出优点而被广泛研究与应用。与此同时,并联机构因工作空间小、运动速度慢而使其应用受限。由于现实应用的需要,要求设计出能够同时满足大工作空间与快速运动的并联机器人。近年来,针对大工作空间快速运动机构的相关研究国内外学者已作出不少有益工作。年,瑞士等人提出了一种新型一并联机构并运用在高图一盯井联机构模型速磨床上川年,德一荷风洞机构研制了一种一脚系统',该系统特点是速度快、工作空间大年,哈尔滨工业大学研制出了一
3、种新型一并联机器人〔〕,一并联机构该样机采用具有高度差的导轨布置方式,具有较大工作空在参考并综合比较了国内外大工作空间快速运动并联间、良好运动性能以及静力学特性年,安徽工程科技学机构特点的基础上,考虑大工作空间快速运动、各拉杆受力院高洪等发明了一种新型一并联机器人装置'〕,该装置的均匀性及避免奇异性等因素,本课题一盯机构设计成如动力学特性良好采用球铰链,简化了结构动平台上的球铰图所示的结构,由基座、滑块组、拉杆组、动平台组座分层均布,减少了发生支链干涉的可能性。基于本课题实等四大部件组成。其中滑块组包括滑块和虎克铰等零件动际需求,本文研究了一种具有相对大的工作空间和适合快速平台组由动平
4、台、球铰和动平台支杆组成。机构设计成半对运动的并联机构一一芍一盯并联机构。目前,对六自由度并联机器人仿真多采用软件称结构形式机构基座上的六个铰点设计成具有一定高度差如图和编程方法,为更加便捷的研究并联机器人,本文的形式基座两端的铰点一、三、四、六安放在同一水平高度应用插件对其进行建模、仿真、分析。并偏基座外侧,中间两个铰点二、五放在另一水平高度并偏基座内侧而动平台设计成带有翘板的形式以方便球铰获得是下面的一个工具箱,它利用模块框图的建模环境对刚体机构运动进行设计和仿真。通过理想的安放位姿。该机构采用直线电机驱动,其工作原理是采用直线电机驱动各个滑块沿轴滑动,然后滑块通过对该并联机构的仿
5、真与分析,为并联机器人的虎克铰带动拉杆运动,拉杆又通过球铰带动动平台运动。当沿轴按不同运动规律滑动时,动平台组可实现各种不同的国家国防基础研究项目资助运动形式。一,〔〔与其它类似机构相比,本机构作了如下创新与改进占。。,第页自动化、计算机技术廿界科杖研究与成展年月“”插件,保存成文件。生成文件之后,在中通过命令“一”,将文件转换成文件,即模型。经初步编辑,删除不必要的模块后便得到如图所示的关于一并联机构的纯几何模型。呼模型义午模型图模型转换成模型过程示意图运动学分析坐标系的建立图井联机构简图建立静、动两坐标系,如图所示。静坐标系一原一盯点位于基座的中心,其中轴垂直于基座水平面并指向在选
6、用特殊轻质材料以确保满足拉杆与动平台支杆强度和上方,轴平行于滑块滑动方向。动坐标系,一,,原点刚度的前提下,考虑该并联机构负载不能过大,拉杆和动平,位于动平台支杆末端点即静坐标系一原点的垂台支杆均设计成中空结构为进一步提高拉杆与动平台支杆直正下方,当动平台处在零位时,动、静坐标系、、方向的刚度,选择在上述两构件的中空部分填充碎泡沫。考虑该并联机构运动学、动力学特性及避免几何干涉等因素,六一致,且动坐标系轴经过点。坐标变换矩阵根拉杆设计成长度不等,其中拉杆二、五相对其它四根拉杆设先绕轴转丫角,再绕轴转角,再绕轴转要短些基座上铰点布置为一一形式增大了动平台翘角,最后沿静坐标系、、分别平移、
7、刃、而得到动板角度并设计为四十五度,如图所示。针对上述改进下坐标系,一,,,则该齐次坐标变换矩阵〕为面运用插件来对优化前后的机构进行仿真并。,了。,。,,月,下就仿真结果进行比较分析。更户下嚼,袒孔一仿真分析公一占口尹众下厂`…一仙人下一甲仿真模型的建立尹“沙下卿叨常规建模方法是采用拖动相应模块到工作区域,设定属性并将其连接。除此之外,还式中,,二姆,稠和州,钾依此类推。提供了一种更快捷的建模方法—将三维软件运动学逆解建成的三维模型转换成模型」
