空間三平移并聯(lián)機器人運動學特性及動力學控制研究.pdf

1、隨著勞動力成本快速上升和產(chǎn)業(yè)結構的調整升級，機器人替代人工勞動力成為了行業(yè)快速發(fā)展的催化劑，并且使得各產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟性拐點加速到來。世界主要經(jīng)濟體紛紛將發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略。我國工信部也發(fā)布了《關于機器人產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的指導性意見》，明確指出，隨著我國從制造大國向制造強國邁進，對機器人的需求呈現(xiàn)出爆發(fā)性態(tài)勢。
　　在機器人領域，相較于串聯(lián)機器人，并聯(lián)機器人具有結構緊湊、強承載能力、高剛度、無累積誤差、高精度等特點，已越來越受到人

2、們的關注。隨著并聯(lián)機器人應用領域的擴展，人們發(fā)現(xiàn)很多實際操作任務，諸如在電子、食品、包裝和機械裝配等領域，不需要機器人具有空間全部六個自由度，只需要三個平移自由度就可以滿足使用要求。并聯(lián)機器人自由度的減少也使運動副和桿件數(shù)相應減少，從而并聯(lián)機器人的機械結構更加簡單，使設計、制造和控制的成本得到降低。特別是那些擁有相同分支鏈、結構對稱和各向同性特性的三平移并聯(lián)機器人，應用前景更加廣闊。
　　本文在國家自然科學基金(51275275)

3、和山東省優(yōu)秀中青年科學家科研獎勵基金(BS2010HZ010)的資助下，完成了空間對稱三平移并聯(lián)機器人的型綜合、尺寸優(yōu)化及動力學控制的研究。
　　第一，利用基于約束螺旋理論求解自由度的方法，依據(jù)運動支鏈中運動副種類及數(shù)目的不同，將空間對稱三平移并聯(lián)機器人劃分為13種類型，并詳細探討了每類并聯(lián)機器人分支鏈中各運動副在空間的布置形式。依據(jù)并聯(lián)機器人各分支鏈對運動副的布置要求，將3-CRP并聯(lián)機器人作為本文的并聯(lián)機器人構型。
　　

4、第二，建立了并聯(lián)機器人運動學模型，提出了改進型的全局性運動學評價指標，詳細分析了并聯(lián)機器人各幾何尺寸參數(shù)對其工作空間、靈巧度及速度性能的影響規(guī)律。
　　第三，在正交試驗法分析的基礎上，提出了因素貢獻量(FC)概念，研究了并聯(lián)機器人幾何尺寸參數(shù)對其工作空間、靈巧度及速度性能等運動學特性的貢獻量大小。采用自適應遺傳算法，以并聯(lián)機器人工作空間、靈巧度及速度性能為優(yōu)化目標，對并聯(lián)機器人的幾何尺寸進行了優(yōu)化。
　　第四，利用虛功原理建