基于宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多維控制器設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、本課題主要致力于一種基于3-UPS宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六維控制器分析與設(shè)計(jì)，解決現(xiàn)有研究中存在的兩類問題：其一是針對(duì)目前基于微動(dòng)并聯(lián)機(jī)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(duì)于采用多個(gè)控制組件的六維控制器在需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)多維運(yùn)動(dòng)時(shí)必須同時(shí)操作多個(gè)按鍵，導(dǎo)致使用不方便，缺乏真實(shí)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)螺旋的并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型分析方法。用該方法分析了常用的UPS、SPS運(yùn)動(dòng)鏈末端運(yùn)

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

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