基于大行程柔性鉸鏈的精密并聯(lián)機(jī)器人研究.pdf

1、為滿足人類向微觀世界探尋的需要，微操作機(jī)器人近年來成為機(jī)器人領(lǐng)域中的重要分支。很多微操作場(chǎng)合不僅要求機(jī)器人具有高重復(fù)精度和高分辨力，同時(shí)還要求其具有工作范圍大、質(zhì)量輕、能耗低等特點(diǎn)，從而對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金計(jì)劃項(xiàng)目“用于納米操作的6自由度3-PPSR微動(dòng)機(jī)器人”，在廣泛分析目前已有的并聯(lián)精密定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，針對(duì)目前大范圍運(yùn)動(dòng)定位與高精度定位應(yīng)用的實(shí)際需要，研究一種基于大行程柔性鉸鏈的3支鏈6自

2、由度3-PPSR精密并聯(lián)機(jī)器人。
　　針對(duì)3-PPSR精密并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在建立其位置逆解方程的基礎(chǔ)上，通過坐標(biāo)變換獲得各支鏈柔性鉸鏈處的角位移方程，獲得了各主要尺寸參數(shù)對(duì)柔性鉸鏈角位移的影響，為柔性鉸鏈設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
　　針對(duì)精密并聯(lián)機(jī)器人大行程和高精度要求，在分析傳統(tǒng)鉸鏈類型的基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)用于3-PPSR精密并聯(lián)機(jī)器人的大行程柔性鉸鏈。分別建立了柔性球鉸和單自由度柔性旋轉(zhuǎn)鉸的剛度模型，分析了各鉸鏈參數(shù)對(duì)其剛度的

3、影響，并通過有限元分析了大行程柔性鉸鏈的特點(diǎn)。
　　在基于大行程柔性鉸鏈的精密并聯(lián)機(jī)器人設(shè)計(jì)方面，從滿足工作空間并使鉸鏈位移量最小的角度設(shè)計(jì)了機(jī)器人關(guān)鍵尺寸參數(shù)，并依據(jù)大行程柔性鉸鏈剛度模型設(shè)計(jì)了柔性鉸鏈了參數(shù)。對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了剛度和模態(tài)分析，說明了此類型機(jī)器人的特點(diǎn)。
　　采用壓電馬達(dá)和高分辨率光柵尺構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)基于大行程柔性鉸鏈的3-PPSR精密并聯(lián)機(jī)器人的重復(fù)性精度和運(yùn)動(dòng)分辨率進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3-PP