基于大行程柔性鉸鏈的精密并聯(lián)機器人研究.pdf

1、為滿足人類向微觀世界探尋的需要，微操作機器人近年來成為機器人領域中的重要分支。很多微操作場合不僅要求機器人具有高重復精度和高分辨力，同時還要求其具有工作范圍大、質量輕、能耗低等特點，從而對機器人結構的設計提出了更高的要求。本文結合國家自然科學基金計劃項目“用于納米操作的6自由度3-PPSR微動機器人”，在廣泛分析目前已有的并聯(lián)精密定位系統(tǒng)的基礎之上，針對目前大范圍運動定位與高精度定位應用的實際需要，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)機器人。
　　針對3-PPSR精密并聯(lián)機器人的結構特點，在建立其位置逆解方程的基礎上，通過坐標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)對柔性鉸鏈角位移的影響，為柔性鉸鏈設計奠定基礎。
　　針對精密并聯(lián)機器人大行程和高精度要求，在分析傳統(tǒng)鉸鏈類型的基礎上，提出了應用于3-PPSR精密并聯(lián)機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鉸的剛度模型，分析了各鉸鏈參數(shù)對其剛度的

3、影響，并通過有限元分析了大行程柔性鉸鏈的特點。
　　在基于大行程柔性鉸鏈的精密并聯(lián)機器人設計方面，從滿足工作空間并使鉸鏈位移量最小的角度設計了機器人關鍵尺寸參數(shù)，并依據(jù)大行程柔性鉸鏈剛度模型設計了柔性鉸鏈了參數(shù)。對機器人進行了剛度和模態(tài)分析，說明了此類型機器人的特點。
　　采用壓電馬達和高分辨率光柵尺構成半閉環(huán)控制系統(tǒng)，對基于大行程柔性鉸鏈的3-PPSR精密并聯(lián)機器人的重復性精度和運動分辨率進行了測試。實驗結果表明，3-PP