高速輕型并聯機械手動態(tài)設計理論與方法.pdf

1、本文密切結合開發(fā)工業(yè)自動化領域高速執(zhí)行機構的需求,在國家自然科學基金和國家863高技術研究發(fā)展計劃的資助下,系統(tǒng)研究了一種2平動自由度高速輕型并聯機械手Diond的性能評價、動力尺度綜合、彈性動力學分析、動態(tài)優(yōu)化設計等關鍵問題,并將理論成果用于指導一種高性能鋰離子電池自動分選成套裝備的設計.論文取得了如下創(chuàng)造性成果: 揭示出用矩陣條件數類指標評價外副驅動并聯機構運動學和剛體動力學性能時存在的局限性,當機械手末端執(zhí)行器參考點位于工

2、作空間中軸線上時,速度雅可比矩陣條件數無法反映間接奇異位形,且混合動力矩陣D條件數同樣存在類似問題.究其原因在于,條件數僅能反映將操作空間物理量廣義單位球映射到關節(jié)空間物理量廣義橢球時的形狀畸變程度,但卻不能反映兩球間體積大小的變化. 提出一種基于支鏈動力學性能的評價指標,物理意義為末端執(zhí)行器參考點在單位加速條件下單軸最大驅動力矩的全域最大值.研究表明:對于Diamond并聯機械手,系統(tǒng)混合動力矩陣的最大奇異值與支鏈混合動力矩陣

3、D<,i>的最大奇異值在評價機械手接近奇異位形程度方面的能力是等價的. 提出一種Diamond高速并聯機械手動力尺度綜合的方法,該方法考慮了電機轉子慣量對系統(tǒng)動力學性能的影響優(yōu)化出機械手的結構參數后,校核電機的性能參數. 借助子結構綜合思想并用有限元法建立系統(tǒng)剛彈耦合動力學模型,在此基礎上研究該機械手的動態(tài)特性及結構參數變化對動態(tài)特性的影響,采用LMS測試系統(tǒng)檢測樣機的動態(tài)特性. 針對高速輕型并聯機械手的優(yōu)化設計