一种冗余输入并联机器人研究

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1、河北工业大学硕士学位论文一种冗余输入并联机器人研究姓名：张彦斐申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：高峰2003.1.1一种冗余输入并联机器人研究摘要并联机器人具有刚度高、精度高、惯性小、动态特性好等特点，但是在几何特性方面也具有很大欠缺，如工作空间小、灵活性差以及工作空间内存在奇异位形等，加入冗余度可以改善它的几何特性。由于冗余度机器人在工作空间、灵活性、避障能力及动力特性等方面具有优点，因而受到了越来越多的重视。设计带冗余度的机器人是并联机器人研究的难点课题。与一般并联机器人相比，冗余输入并联机器人具有更高的刚度、更大的承载能力和更大的加速度等鲜明的特性，

2、这些特点符合地震模拟器的要求，因此，将冗余输入并联机器人用于地震模拟器和超重载模拟器具有非常重要的意义。本文提出一种应用于地震模拟器的冗余并联机构，并对此冗余并联机构的运动学及其性能等主要方面进行了深入细致的研究。◆正反解研究：针对冗余输入并联机器人位置正解分析，提出采用消元法和回代法得出冗余输入并联机器人的位置正解表达式，为后续的工作奠定了基础。◆奇异位形研究：采用可操作度概念来分析冗余输入并联机器人的奇异位形。由此得到此冗余输入并联机器人的两个特性：一是只存在构型奇异，二是具有对称性。根据这两个特性，减少了判定冗余输入并联机器人在所需的工作区域内是否有奇异位形的工作量。

3、◆工作空间研究：对此冗余输入并联机器人在仅受杆长约束和仅受球铰约束时的位置工作空间进行了分析，并分别给出了在这两种约束情况下位置空间的形状和大小示意图，为以后的理论分析奠定了基础。◆性能分析：提出了特性指数的概念，并用此特性指数来分析冗余输入并联机器人的性能，得出了此冗余输入并联机器人的性能关于面y=X对称，与运用可操作性对冗余输入并联机器人的性能分析得出的结论相符，验证了此方法的可行性。运用此方法还可得出，运动平台在保证与固定平台平行的前提下只沿X轴或Y轴运动时，机构的性能与处于初始位形下的性能是相同的。◆地震模拟器仿真研究：运用AutoCAD、3Dmax等软件对应用于地

4、震模拟器的该冗余输入并联机器人进行运动仿真。在计算机屏幕上直观地显示出该机构的运动轨迹和运动空间，形象地实现了机构的运动学仿真。关键词：冗余输入并联机器人，运动学，奇异位形，工作空间，灵活度特性指数囊§量滋；勘l鬟潼础蕊矗藏：。。《i蕊j1．i：蕊⋯：纛l⋯——一：堂兰金堑壁!!壁垒竺垄RESEARCHONTHEPARALLELMANIPULATORWITHTHEREDUNDANTINPUTABSTRACTParallelmanipulatorsofferobviousadvantagesoverserialonesinapplicationswherehighstiffn

5、ess．wellaccuracy,smailinertiaandwelldynamicperformancearepredominantrequirements．However，mostofthesemanipulatorshavedeficiencies，suchassmallerworkspace，lowerdexterityandmorecomplexmodelsete．Inordertoovercomesomeoftheforegoingdisadvantages，manipulatorsoft11iSkind谢tllredundancywasraised．Atth

6、esametime，usingredundancynotonlyincreasestheworkspace，butalsowillhelpincopingwithsingularitiesandfinallyimprovesdexterity．Sotheredundancyparallelmanipulatorsarebeingpaidmoreandmoreattention．Comparedwi也thegeneralparallelmanipulators．redundancyparallelmanipulatorsposseshigherstructuralstiffn

7、ess，largerpayloadandbetteracceleratingability．Fromtheseaspects，wecanseethatittakesgreatimportancetoapplythisredundancyparallelmanipulatorsonallearthquakesimulator．Inthisdissertation,anewtypeofredundancyparallelmanipulatorappliedintheearthquakesimulatorispropos