3-ppsr并联微动机器人静刚度分析

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1、万方数据第44卷第l期2008年1月机械工程学报v“44No．1CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJan．2O083．PPSR并联微动机器人静刚度分析木荣伟彬王乐锋孙立宁(哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨l50080)摘要：为简化6支链并联微动机器人的复杂结构，减小装配误差，提出压电陶瓷驱动的3一PPsR构型6自由度并联微动机器人结构。采用整体式下平台和三条两端带有柔性球铰链和直圆柔性铰链的支杆，使结构紧凑并有利于提高精度。为分析对并联微动机器人精度具有重要影响的静刚度指标，首先求出

2、此类机器人的逆解矩阵及支杆柔性铰链处微小角位移和末端位姿的关系。在此基础上，考虑支杆两端柔性铰链和弹性平板的弹性变形，运用虚功原理推导并联微动机器人静刚度矩阵。进而仿真分析机构各几何参数对静刚度的影响，获得支杆两端铰接点半径及直角弹性平板和支杆两端柔性铰链尺寸对刚度的影响规律，为此类并联微动机器人刚度配置和机构优化设计提供理论依据。关键词：并联微动机器人柔性铰链静刚度中图分类号：TP242StaticStiffnessAnalysisof3一PPSRParallelMicromanipulatorRONGWeibinWAN

3、GLefengSUNLining(RoboticsI芏lstitute，HarbinInstituteofTechnology，Hafbin150080)Abstract：A3-PPsRparallelmicromanipulatorwim6—DOFdriVenbypiezoelec仃icactIlatorsispresentedtoaVoidmecomplexsmlctllre锄dreducet11eassemblyerroroftheusual6一limedones．Itisverycompact髓dhelp向ltoi

4、mpfoVetheaccuracyusingmemonol油icbo仕omstage锄donlythreefixed—le蟛hrodswithnexurehingesatthe柳oends．Toanalyzethes瓴tics锄陆ess，whichisanimportantindexmata行bctstheaccuracyofthemanipulator，theinversekinematicsandtherelationbehreentheend-e任bctors’positionandposeandtllemicrod

5、efonIlationofthenexllrehingesisdedved疔omseriesofcoordinates昀nsf．o衄ationsfirstly．Astotlleelasticdefomationofmenexurehinges，thestaticstimlessmatrixofthemanipulatorisdevelopedviatheprincipleofVirtualwork．Basedonthismodel，theinnuenceoftheparametersforthesti肺essofthema

6、nipulatorisdiscussed．nmstheefrectofmeradiiofthehingecirclesandthedimensionsofthenexllrehingesonstiH'nessare0btained．Theresuhsprovidetutorialforconfig嘶ngnlesti髓essanddesigningmestnIctLlralp獭metersoftheparallelmicromanipulator舢neLKeywords：ParallellIlicro】ma王lipulato

7、rFlexurchingesStaticsti伍lessO前言微动机器人作为微操作系统的重要组成部分，在精密机械工程、光纤对接、生物工程等领域具有广阔的应用前景。随着微纳米技术的快速发展，人们对具有纳米级定位精度的多自由度微动机器人提出了更高的要求。在并联微动机器人的研究方面，ELLISHJ首先提出采用压电陶瓷驱动的并联微动机器人。之后许多并联微动机器人样机相继诞生，其中6自由度并联微动机器人多采用6支链结构。HuDGENs等Ⅲ提出·国家自然科学基金(50605013)和哈尔滨工业大学优秀青年教师培养计划(HITQNJs．

8、2006．032)资助项目。20070215收到初稿，20070923收到修改稿了一种完全并联的stewan平台式微操作手；安辉【3J研制了压电陶瓷驱动的6．PSS并联微动机器人：金振林等[4l提出了基于6-PSS三维平台机构的新型并联微动结构。这些并联微动机器人相对串联结构而言具有结构紧凑，刚度大等优