SolidWorks高速二自由度并联机械手运动分析与仿真(2)

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Keywords Two degrees of freedom Parallel robot The translational Kinematics Work space

1 绪论.1

1.1 机器人的发展.1

1.2 二自由度并联机器人的研究现状.2

1.3 课题的研究目的和意义.4

2 二自由度并联机器人的运动学分析.4

2.1 引言.4

2.2 研究机构的介绍.5

2.3 自由度的计算.5

2.4 机构的转换与简化.6

2.5 运动学模型.7

2.6 位置模型的求解.7

2.6.1 位置逆解模型.7

2.6.2 位置正解模型10

2.7 速度分析11

2.8 加速度分析13

2.9 本章小结14

3 工作空间分析15

3.1 机器人工作空间的定义15

3.2 机器人工作空间的影响因素15

3.3 并联机器人工作空间的尺寸16

3.4 本章小结17

4 二自由度并联机器人的结构设计17

4.1 电机、基座和主动臂的连接的设计17

4.2 连接杆件的连接设计18

4.3 运动平台的连接设计18

4.4 二自由度并联机器人的总体设计图19

4.5 本章小结20

5 二自由度并联机器人的运动仿真20

5.1 引言20

5.2 虚拟样机建模与仿真21

5.3 本章小结27

结论 .28

致谢 .29

参考文献 .30

1 绪论

1.1 机器人的发展

机器人机构可分为串联机器人和并联机器人，传统的串联机器人具有工作空间大、操作灵活等优点，虽然在工业生产中得到了应用，但是它也存在承载能力低、动力学性能差和关节误差累积等缺点。并联机器人无论是从结构上还是功能实现上都是一种新型机器人。而且相比于传统串联机器人，并联机器人具有结构刚度大，速度高，承载能力大，运动惯性小，动态性能好，结构紧凑，位置反解容易等一系列优点,其应用范围从最初的飞行模拟器深入到精密操作微动机器人以及轴加工车床等。1965年,英国高级工程师Stewart[1]首先提出了一种6自由度的并联机构作为飞行模拟器用以训练飞行员，如图1.1所示。

相比较串联机器人，六自由度并联机器人刚度大,而且结构稳定，误差较小等优点，极大地提高了系统的动力性能。但由于六自由度并联机器人也存在工作空间小，运动学和动力学分析复杂，标定困难以及不易于控制等问题,而且在许多情况下往往只需要较少的自由度就能满足工作要求,因此少自山度并联机器人机构受到了青睐。相对于六自由度并联机器人，自由度为2.3.4.5的并联机器人可以统称为少自由度并联机器人。