基于動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的Delta高速并聯(lián)機(jī)械手集成優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、本文密切結(jié)合新能源、食品醫(yī)藥、現(xiàn)代物流等領(lǐng)域自動(dòng)化生產(chǎn)線高速輕載搬運(yùn)作業(yè)需求，在國家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃的資助下，研究基于動(dòng)力學(xué)指標(biāo)體系的Delta高速并聯(lián)機(jī)械手集成優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括剛體動(dòng)力學(xué)建模與動(dòng)力尺度綜合，彈性動(dòng)力學(xué)建模與動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律優(yōu)選等，并結(jié)合一臺物理原型樣機(jī)開發(fā)，開展相關(guān)試驗(yàn)研究，驗(yàn)證所提出設(shè)計(jì)理論與方法的正確性和有效性。全文取得如下創(chuàng)造性成果：
　　 在集成優(yōu)化設(shè)計(jì)流程方面，提出一套按動(dòng)態(tài)尺度綜合、

2、動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)和最優(yōu)軌跡規(guī)劃分層遞階格式實(shí)現(xiàn)多個(gè)變量的集成優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可同時(shí)保證系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、剛體動(dòng)力學(xué)和彈性動(dòng)力學(xué)性能。
　　 在動(dòng)力尺度綜合方面，建立機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛體動(dòng)力學(xué)模型，提出一種兼顧運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛體動(dòng)力學(xué)特性的動(dòng)力尺度綜合方法，并在動(dòng)力學(xué)評價(jià)指標(biāo)、性能約束兩方面形成特色：
　　 (1)動(dòng)力評價(jià)指標(biāo)。構(gòu)造具有簡約格式的混合動(dòng)力學(xué)模型，定義了作用在單支鏈驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)上慣性項(xiàng)和速度項(xiàng)負(fù)載力矩的動(dòng)力學(xué)評價(jià)指標(biāo)，具有形式簡潔

3、，物理意義明確，可完整地揭示機(jī)構(gòu)產(chǎn)生奇異位形的條件的特點(diǎn)。
　　 (2)性能約束?；谶\(yùn)動(dòng)學(xué)雅可比及其逆矩陣，定義了兩類空間傳動(dòng)角，具有幾何意義直觀，物理意義明確，可定量地描述機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與力傳遞特性的優(yōu)點(diǎn)。鑒于傳動(dòng)角與機(jī)器人性能代數(shù)特征緊密聯(lián)系，可利用傳動(dòng)角直觀描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能。
　　 在動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，提出一種以子結(jié)構(gòu)位移法為基礎(chǔ)的線彈性動(dòng)力學(xué)建模方法，在保證模型精度的前提下，可大幅度提高求解效率。在此基礎(chǔ)上，

4、提出兩種兼顧低能耗和高動(dòng)態(tài)特性的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，通過揭示結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能指標(biāo)和約束條件之間的影響規(guī)律，綜合出一組最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 在運(yùn)動(dòng)規(guī)律優(yōu)選方面，提出一種以降低機(jī)械手殘余振動(dòng)為目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律優(yōu)選方法，為機(jī)械手高速、高精度運(yùn)行提供了重要保障。
　　 在綜合性能試驗(yàn)方面，開展Delta機(jī)械手負(fù)載特性和動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：該機(jī)械手負(fù)載特性和動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)值與理論計(jì)算值具有良好的一致性，進(jìn)而驗(yàn)證了剛體動(dòng)力學(xué)和彈性動(dòng)