6-PTRT并聯(lián)機(jī)器人的靜剛度特性研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、6-PTRT并聯(lián)機(jī)器人作為一種精密定位裝置,良好的剛度特性是保證其精密性、穩(wěn)定性和高速性的前提。并聯(lián)機(jī)器人的靜剛度是動(dòng)平臺(tái)在外載荷作用下,由于基座與動(dòng)平臺(tái)之間的零部件發(fā)生彈性變形而引起末端操作器在基坐標(biāo)系下的位移大小的度量。為了提高該機(jī)構(gòu)的定位性能,本文基于運(yùn)動(dòng)學(xué)理論建立了6-PTRT并聯(lián)機(jī)器人的靜剛度模型并借助ANSYS、MATLAB等軟件研究了其剛度特性,為定位裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精密控制和性能評(píng)價(jià)等提供了理論指導(dǎo)。
　　首先,建

2、立6-PTRT并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得到了一階運(yùn)動(dòng)影響系數(shù),并且利用三維搜索方法借助MATLAB軟件繪制了其工作空間。按照串聯(lián)關(guān)系得到支鏈關(guān)節(jié)剛度,基于運(yùn)動(dòng)學(xué)中的一階運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)按照偏微分的方法建立了靜剛度模型。該模型沒有忽略支鏈因受拉或受壓會(huì)表現(xiàn)出不同的剛度,綜合考慮了6-PTRT并聯(lián)機(jī)器人的主、被動(dòng)關(guān)節(jié)的剛度及外力作用的影響。通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到了動(dòng)平臺(tái)在特定位姿時(shí)的靜剛度矩陣及剛度分布規(guī)律,并將各個(gè)影響因素引起的剛度值進(jìn)

3、行對(duì)比得到影響剛度的關(guān)鍵環(huán)節(jié),最終引入瑞利商這一標(biāo)量對(duì)剛度性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　其次,基于ANSYS進(jìn)行仿真分析,將虎克鉸分別簡(jiǎn)化為柔性鉸連或耦合球鉸,建立了三種有限元模型,通過(guò)對(duì)有限元模型進(jìn)行靜力分析得到六個(gè)方向的剛度值,并確定出剛度較差的零部件。對(duì)樣機(jī)進(jìn)行靜剛度測(cè)試,同前面的剛度結(jié)論進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了靜剛度理論模型和有限元仿真分析的正確性,并且分析了產(chǎn)生差別的原因。
　　最后,借助系統(tǒng)靜剛度理論模型對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析,得到