3-PRR平面并联机器人运动仿真研究及精度分析

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并联机器人具有结构简单、刚度大、承载能力强、自重负荷小、动力性能好、定位精度高等优点,所以它的应用领域不断扩大。本文选取三自由度P-R-R型平面并联机构为研究对象,目标是建立3-PRR型平面并联机器人的模型。对该模型动力学、静力学的研究以及对机构整体精度误差的分析,都为平面三自由度工作平台的研制提供了理论依据。本研究丰富了平面并联机器人的类型,为该模型的实用化奠定了基础。首先,本文从动力学研究入手,建立了并联机器人的三维实体模型。结合拉格朗日方程和虚功原理建立了并联机构的动力学数学模型。利用ADAMS软件,对并联机构进行了仿真研究,绘出了运动学、动力学的输入输出之间的关系曲线。该仿真实现了并联机构运动的可视化,并且首次尝试运用仿真法确定出并联机构的一种奇异位姿。其次,对并联机构的关键部位进行静力学有限元分析。利用ABAQUS有限元分析软件,研究了机构不同位姿、不同载荷下的应力应变情况。然后找出机构的危险截面,为机构的结构设计与优化提供参考依据。然后,对并联机器人的精度进行了分析。应用并联机构的输入输出微分关系,建立并联机构的输出位姿正解的数学模型,并提出位姿误差正解的分析方法。利用计算机仿真,分析出对误差影响较大的因素。提出了一种误差补偿的办法,可以降低位姿输出误差。最后,对物理样机进行了改进。分析了样机运动时存在的问题,参考前面动力学和静力学分析的数据对样机进行了改进。改进样机后精度有所提高,从而验证了理论研究与分析的正确性以及物理样机在研究中的重要性。
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