少自由度微操作機器人機構分析及運動仿真的研究.pdf

1、在精密加工、生物醫(yī)學和微電子等精密工程領域，對精微運動的需求越來越多,這促進了機器人的一個新應用領域——微操作機器人的發(fā)展。由于并聯(lián)機構具有運動鏈封閉、剛性好、關節(jié)誤差累積小、運動精度高，且運動學逆解求解簡單等優(yōu)點，使得并聯(lián)機構在并聯(lián)微操作機器人領域的應用獲得了迅猛發(fā)展。本文以四自由度并聯(lián)微操作機器人為研究對象，對其進行了較為深入、系統(tǒng)的研究。
　　論文首先對微操作機器人運動學進行了分析。結合微操作機器人的特點，推導出了并聯(lián)機構的

2、運動學方程的微分變換形式，進而導出了微位移增量矩陣的一般表達式以及輸入輸出位移的雅可比矩陣，建立了微操作機器人的運動學方程、速度方程、加速度方程的顯式正逆表達式。在微操作機器人應用領域雅可比矩陣為一常數(shù)矩陣。上述工作為微操作機器人運動特性研究奠定了理論基礎。
　　由于微操作機器人的運動范圍很小，機構結構誤差和驅(qū)動誤差都會造成機器人操作精度的嚴重降低，因此精度是微操作機器人重要的性能指標。在前面分析的基礎上，論文進一步分析了其靜力學

3、性能，討論了終端位姿攝動位移與柔性鉸鏈的微變形間的映射關系，進而利用虛功原理建立了并聯(lián)柔性機器人的靜剛度模型。研究結果表明微操作機器人的靜剛度不僅與傳動剛度有關而且與柔性鉸鏈的剛度有關。微操作機器人靜剛度特性的研究結果可用于指導機構的優(yōu)化設計。
　　在機構靜剛度分析的基礎上，論文全面分析了微操作機器人的誤差來源，并分別討論了兩種誤差建模方法——基于矢量代數(shù)的環(huán)路增量誤差建模法和基于廣義幾何誤差建模法，建立了各類誤差源和機器人終端位

4、姿誤差的統(tǒng)一關系式,進而討論了誤差補償軟件法的基本原理，之后借助Matlab軟件分析了誤差與機構參數(shù)之間的影響關系。所得結論可用于指導微操作機器人實驗樣機的研制。
　　微操作機器人虛擬樣機建模與運動仿真是微操作機器人研究的一項很重要的內(nèi)容。論文分析了微操作機器人虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的結構框架及其關鍵技術，討論了采用Visual Basic語言對SolidWorks2004三維造型仿真平臺進行二次開發(fā)的基本原理和方法，在此基礎上對微操作機器