具有伴隨運動的并聯(lián)機器人分析與設(shè)計.pdf

1、由于少自由度并聯(lián)機器人具有使用較高的加速度、較大的承載和自重比、較高的運動精度的特點，被廣泛的應用在工業(yè)生產(chǎn)線上。大多數(shù)的少自由度并聯(lián)機器人除具有名義自由度方向的運動外，在其他方向還存在被約束的運動，該運動被稱為伴隨運動。伴隨運動的存在被大多數(shù)的研究者認為使得機器人運動控制器設(shè)計復雜化，運動精度下降。目前常規(guī)的做法就是利用機構(gòu)綜合的方法設(shè)計出來不存在伴隨運動的構(gòu)型，或是使用優(yōu)化的方法把機構(gòu)的伴隨運動控制在可以接受的范圍內(nèi)。
　　本

2、文針對平面五桿機構(gòu)的伴隨運動研究，提出了利用五桿機構(gòu)伴隨運動的設(shè)計概念。首先，分析了五桿機構(gòu)的正反向運動學、伴隨運動存在性、奇異性、工作空間和動力學。論文為了最真實的反映物理實際對于工作空間進行了不同的劃分。在文中采用虛功原理對五桿機構(gòu)進行動力學建模。接著進行利用伴隨運動的可行性論證，并從中抽象出一個雙目標優(yōu)化優(yōu)化問題的數(shù)學模型。為了降低求解的復雜度，把該雙目標的優(yōu)化問題的一個指標轉(zhuǎn)化為約束條件，這樣問題就變?yōu)榱藛文繕藘?yōu)化。選定優(yōu)化的變

3、量，根據(jù)工作空間、靈活性等要求建立約束方程采用遺傳算法優(yōu)化出最優(yōu)的桿件長度。通過優(yōu)化設(shè)計五桿機構(gòu)可以糾正來料方向±16.46℃的姿態(tài)偏差。證實了可以通過巧妙的設(shè)計實現(xiàn)對于伴隨運動的利用。同時在論文中也計算了基于最小化伴隨運動的優(yōu)化設(shè)計，通過設(shè)計結(jié)果可以看出利用伴隨運動對于工作空間的利用更加高效，而最小化伴隨運動則大大的增加了機構(gòu)本身的占地面積。兩者結(jié)果占地面積和工作空間的比值，前者大約是后者的十倍左右。
　　現(xiàn)代機電系統(tǒng)對于速度加

4、速度和精度的要求越來越高，而機器人在高速度和高加速度運動下的振動問題成為了影響其運動精度的一個重要原因。單獨的通過改變控制算法已經(jīng)很難獲得滿意的抗震效果。動平衡設(shè)計成為了解決機器人高速度高加速度振動的一個有效途徑。本文的另一個貢獻是實現(xiàn)了通過動平衡設(shè)計抑制振動的目的。實驗結(jié)果表明通過動平衡設(shè)計的機器人運行更加平穩(wěn)。當機器人正常工作時候振動均方差最大減小了50％左右，振動的峰峰值最大減少60%左右，這說明了動平衡設(shè)計在對于機器人減震方面的