类SCARA并联机器人机械臂动态精度分析与仿真

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在高速运动时,机构的惯性及轻质、细长杆件的弹性变形会导致并联机器人系统的振动,而振动会给整个机器人带来了冲击、噪声,影响机构构件的抗疲劳程度,影响并联机器人运动学和动力学性能,尤其影响机械臂末端的原设计精度。因此,如何减小振动对精度的影响已经成为学者们研究并联机器人的一个重要内容。本文研究的是一种新型的并联硅片搬运机器人,该机器人被称之为类SCARA动平台可连续回转并联机器人。在该机器人的机构构型、运动学分析、嵌套结构的刚度性能、机械臂动态特性分析的基础之上,对动平台杆件的弹性变形导致的机械臂末端的动态误差进行分析,为该机器人的生产实践提供了理论指导。首先,以悬臂梁理论、等效刚度理论与等效转动惯量理论为基础,建立了系统的动能与势能,运用动力学方法,求得了系统的振动微分方程、固有频率与主振动。再用几何的方法求出动态精度的数学模型,为用数学的方法分析等效刚度、转动惯量等参数变化对终端误差的影响规律提供了理论基础。其次,通过数值计算实例,用函数的方法分析了等效刚度、转动惯量等参数的变化对动态误差的影响规律,并用软件Matlab仿真出动态误差与各个参数的二维图形,进而直观的分析并得到相应的规律,为提出优化建议奠定了理论基础。最后,阐述了误差影响系数的概念,并用该方法分析了等效刚度影响系数和转动惯量影响系数,进一步补充了杆件的等效刚度、转动惯量参数对动态误差的影响规律。并提出了减小机械臂动态误差的参数优化建议。上述研究结果为如何减小机械臂动态误差提供可靠的理论依据,为类SCARA动平台可连续回转并联机器人的生产实践提供了理论指导,进一步完善了类SCARA动平台可连续回转并联机器人的设计理论。
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