3-PCR并联机器人的运动性能研究

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并联机器人与串联机器人相比具有结构刚度大、承载能力强、运动精度高以及位置反解简单和力反馈控制方便等诸多优点。自1965年Stewart提出6自由度Stewart平台以来,以Stewart平台为代表的六自由度的并联机器人已得到了广泛的研究。但在某些场合,少自由度并联机器人由于其驱动件少、造价低、结构紧凑而具有较好的应用前景,其中三自由度并联机构运动学研究近年来取得一定成果。在少自由度并联机构的研究中,三维平移并联机构得到了广泛的重视。在查阅和分析国内外相关的研究文献资料的基础上,结合已有的并联机器人的研究理论与方法,本文对一种新型的由PCR支链组成的具有空间平移运动的三自由度并联机器人机构进行了运动性能研究。基于机器人机构的约束方程,求得该机构的位置反解;使用Bezout消元法得到该机构的位置正解的解析解,并通过实例验证了其正确性;建立了三个输出运动参数与三个输入运动参数之间的速度和加速度关系的数学模型,得到机构速度、加速度正反解;通过算例及仿真对所规划的运动轨迹进行验证。在运动学分析的基础上,基于3-PCR并联机器人的速度雅可比矩阵,定义速度、力方向可操作度及运动和力传递各向同性评价指标;以速度、力方向可操作度及运动和力传递各向同性为评价指标,度量机构在操作空间中运动和力的传递性能。应用拉格朗日—欧拉法对机构进行动力学建模,并通过动力学模型对3-PCR并联机器人的动力学特性进行分析。针对本课题,分析3-PCR并联机构的振动特性和减振效果。为实现多自由度减振,以3-PCR并联机构作为主体机构建立三自由度减振平台模型,并通过ADAMS软件验证系统的固有频率,研究3-PCR并联机构在多维减振平台中的应用。
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