基于宏動并聯(lián)機構(gòu)的多維控制器設計與研究.pdf

1、本課題主要致力于一種基于3-UPS宏動并聯(lián)機構(gòu)的六維控制器分析與設計，解決現(xiàn)有研究中存在的兩類問題：其一是針對目前基于微動并聯(lián)機構(gòu)的多維控制器通常無法滿足用戶體覺感受，而且制造成本偏高；其二對于采用多個控制組件的六維控制器在需要同時實現(xiàn)多維運動時必須同時操作多個按鍵，導致使用不方便，缺乏真實運動感。本課題主要完成了以下幾部分工作：
　　1）提出了一種基于運動螺旋的并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型分析方法。用該方法分析了常用的UPS、SPS運動鏈末端運

2、動特征，并繪制了UPS、SPS運動鏈末端奇異位形曲面。該方法將為構(gòu)型具有不同運動維數(shù)、運動特征和解耦特性的并聯(lián)機構(gòu)提供理論依據(jù)。
　　2）分析了六維控制器主體機構(gòu)3-UPS并聯(lián)機構(gòu)的運動學性能，并對其進行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設計。首先求解了機構(gòu)運動學正反解，提出了一種基于單支鏈工作空間的極坐標邊界搜索方法，用MATLAB繪制了3-UPS并聯(lián)機構(gòu)的定姿態(tài)工作空間，并建立了機構(gòu)參數(shù)與工作空間截面面積及體積的數(shù)學關(guān)系，分析了機構(gòu)參數(shù)對工作空間

3、的影響。然后求解了機構(gòu)的速度雅可比矩陣，并分析了3-UPS并聯(lián)機構(gòu)的靈巧性。
　　3）提出了一種改進的遺傳算法，并以工作空間與機構(gòu)體積比值最大為目標對機構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)進行優(yōu)化設計，確定了最終機構(gòu)參數(shù)。
　　4）設計了配套的交互式仿真系統(tǒng)。首先根據(jù)3-UPS并聯(lián)機構(gòu)特點選擇了合適的關(guān)節(jié)變量傳感器，設計了系統(tǒng)控制電路，完成了傳感器信號采集與處理以及上下位機的數(shù)據(jù)通信。設計了配套的上位機程序，提出了基于LabVIEW和VC++Open