雙端虎克鉸并聯(lián)運動模擬器機構(gòu)的分析.pdf

1、伴隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行業(yè)對石油、天然氣以及危險化工原料的需求越來越大，其安全情況也受到越來越多的重視。以往針對此類易燃、易爆、有毒危險品的監(jiān)測和控制往往采用在實際運輸過程中或?qū)嵻嚒嵉販y量的方法。這類方法不但成本較高、危險性高而且重復性差。為此本課題組設計了一種復現(xiàn)危險品運輸過程中運動情況的Hexaglide型并聯(lián)運動模擬器。
　　模擬危險品運輸過程中的運動模擬器已經(jīng)搭建完成，能夠完成一定運輸工況的模擬。本文通過理論分析、

2、仿真與實驗進一步明確該模擬器的工作性能。從工作空間，運動精度及動態(tài)性能方面進行深入研究和分析。
　　首先，針對Hexaglide型運動模擬器結(jié)構(gòu)特點即雙端虎克鉸型支鏈，建立了虎克鉸某一分支固定時的虎克鉸運動范圍模型。結(jié)合對確定位姿下的虎克鉸擺角求解即可描述虎克鉸對工作空間的影響。在此基礎上，結(jié)合模擬器運動學逆解，對模擬器動平臺處于確定位姿下12個虎克鉸的擺角進行了求解。結(jié)合運動學逆解和其他結(jié)構(gòu)約束，在三維空間搜索了模擬器零姿態(tài)下位

3、置工作空間。
　　其次，為進一步提高模擬器復現(xiàn)效果，對運動模擬器進行了運動學標定。標定采用了激光跟蹤儀測量平臺位姿的外標定方法。利用所測的動平臺位姿計算出的桿長與機構(gòu)的名義桿長之差作為標定的誤差模型。結(jié)合非線性最小二乘法，對運動模擬器進行了運動學標定參數(shù)的求解。針對一組空間連續(xù)圓形軌跡和若干組任意位姿通過實驗驗證了標定效果。
　　最后，為分析運動模擬器動力學性能，在考慮了模擬器特殊構(gòu)型的基礎上，采用運動影響系數(shù)分析雙端虎克鉸

4、并聯(lián)運動模擬器各構(gòu)件的速度、加速度等運動學信息。并在求解的一階運動影響系數(shù)的基礎上結(jié)合虛功原理進行了不計及非剛體效應的六自由度Hexaglide構(gòu)型并聯(lián)運動模擬器剛體動力學建模。將基于運動影響系數(shù)和虛功原理的動力學模型結(jié)果與Adams仿真的結(jié)果進行對比，驗證了所建立模型的正確性。
　　通過對本課題組設計的Hexaglide構(gòu)型的并聯(lián)運動模擬器進行工作空間分析、運動學標定和動力學性能的研究。使得模擬器性能更為明確，集中體現(xiàn)在模擬器工