六自由度協(xié)作并聯(lián)加工機(jī)床分析與優(yōu)化.pdf

1、本文設(shè)計(jì)了一種新型的可以加工大型高精度零件的6自由度協(xié)作并聯(lián)加工機(jī)床。該6自由度協(xié)作機(jī)器人機(jī)床是采用兩個(gè)獨(dú)立的3自由度并聯(lián)機(jī)器人按照一定的方式組裝而成的。通過(guò)兩個(gè)并聯(lián)機(jī)器人末端操作器的相對(duì)剛體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)給定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)任務(wù)。與傳統(tǒng)的并聯(lián)機(jī)器人機(jī)床相比，協(xié)作并聯(lián)機(jī)床具有更大的工作空間和剛度、良好的控制性，適合高精度的加工任務(wù)要求。首先對(duì)兩個(gè)3自由度的并聯(lián)機(jī)器人機(jī)床的結(jié)構(gòu)、自由度分別進(jìn)行了分析，并建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；然后運(yùn)用三維搜索法和MATLA

2、B軟件進(jìn)行了工作空間的研究；接下來(lái)建立全局雅可比矩陣對(duì)剛度進(jìn)行了分析；最后建立了數(shù)學(xué)模型對(duì)驅(qū)動(dòng)桿進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。具體內(nèi)容如下：
　　采用螺旋理論設(shè)計(jì)出兩個(gè)并聯(lián)機(jī)器人，它們的自由度均為3，上部分為刀具系統(tǒng)為3-PSC/PU系統(tǒng)，可以沿Z軸移動(dòng)XY轉(zhuǎn)動(dòng)；下部分為工件為3-PU*R系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)XYZ三軸移動(dòng)。利用機(jī)構(gòu)自身的約束條件，構(gòu)建兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并在MATLAB中編程進(jìn)行了數(shù)值仿真和和在ADAMS三維建模，二者結(jié)果對(duì)比

3、驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的正確性。分析協(xié)作并聯(lián)加工機(jī)床的工作空間，即工件和刀具所能達(dá)到的最遠(yuǎn)的空間距離。討論協(xié)作工作空間，得出協(xié)作并聯(lián)加工機(jī)床具有較大工作空間的結(jié)論。在考慮外力作用下，求出了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的力雅可比矩陣，并用虛擬鉸鏈法建立了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度模型矩陣。在MATLAB軟件編程，繪制工作空間內(nèi)的剛度分布圖。發(fā)現(xiàn)兩個(gè)并聯(lián)機(jī)器人都具有相對(duì)較大的剛度且剛度變化不是很大。利用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的結(jié)果建立了兩個(gè)并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型。并在MATLAB中編程進(jìn)行數(shù)