仿下颌运动并联机器人的性能分析与参数优化

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1、硕士学位论文仿下颌运动并联机器人的性能分析与参数优化PerformanceAnalysisandParameterOptimizationofaJawMomentParallelRObot学号：21004232指导教师：丛堕完成日期：窒Q!墨生墨旦垒旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其

2、他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：盒王堡逊基翻丞怂剑些酸遗监盘龇作者签名：挺日期：望坦年—L月』L日大连理工大学硕士学位论文摘要人类的下颌系统具有控制表情、咀嚼食物和表达语言等重要生理功能。仿下颌运动机器人是一种能够模拟人类下颌骨运动行为的仿生机器人，主要应用于下颌系统康复训练、食品质地评估以及牙科材料测试等领域。随着仿生技术和机器人技术日渐成熟，仿下颌运动机器人逐渐向着拟人化程度更高的方向发展。

3、基于高仿生性理念设计的机构在实际应用中的工作性能如何值得重点关注。本文在分析仿下颌运动机器人和并联机构研究现状的基础上，从仿下颌运动机器人的实际应用需求出发、结合并联机构的研究方法，对一种基于6-PUS并联机构的仿下颌运动机器人进行工作性能分析与结构参数优化。首先，简述了课题的研究背景及意义，介绍了仿下颌运动机器人的研究现状，总结了并联机构的研究方法，提出了本文主要研究内容。其次，介绍了本文中仿下颌运动并联机器人的基本情况；建立了机构的运动学模型，并求出滑块位置逆解、给出速度逆解以及速度雅可比矩阵的表达式；通过拉格朗日方程建立

4、了机构的动力学模型。接着，分析了影响机构工作空问的主要因素，给出工作空间限制条件的数学模型；利用MATLAB软件编制工作空间的求解程序，并分别求出动平台在3个给定姿态下的工作空间；给出下颌骨对称张口运动的近似模拟轨迹，分析工作空间对它的包容性。然后，定义了机构在实际应用中可能存在的三种工况，根据生理学参数设定仿真轨迹以及加载状况，进行运动学和动力学仿真；仿真结果表明，该机构的运动学性能基本满足实际应用需求，但在给定工况下滑块所需驱动力较大，动力学性能有待提高。最后，针对仿真结果中驱动力较大的问题进行结构参数优化。将9个结构参数

5、定义为设计变量，分析驱动力随每个设计变量变化的趋势及敏感程度，选取3个敏感度较大的作为优化对象进行优化计算；对优化后的机构进行全面的仿真分析，结果表明优化方案可行且有效，在相同工况下各滑块所需驱动力普遍减小，动力学性能得到改善。关键词：仿下颌运动机器人；并联机构；运动学及动力学；工作空间；优化设计仿下颌运动并联机器人的性能分析与参数优化PerformanceAnalysisandParameterOptimizationofaJawMovementParallelRobotAbstractThehumanjawsystempl

6、aysanimportantroleinmanyphysiologicalactivitiessuchascontrollingexpressions，chewingfood，speaking，etc．Ajawmovementrobotreferstoakindofbionicrobotwiththeabilityofimitatingthehumanjawmovement，whichismainlyusedinjawsystemrehabilitationtraining，foodtextureassessing，denta

7、lmaterialstestingandmanyotherfields．Withthematuringofbionicsandrobotics，a1awmovementrobottendstobefurtheranthropomorphic．Soitisnecessarytopaycloseattentiontothepracticalworkingperformanceofthemechanismbasedonbionics．Afterthereviewofresearchesonjawmovementrobotsandpa

8、rallelmechanisms，analysesofworkingperformanceandalloptimizationofstructuralparametersforajawmovementrobotbasedona6-PUSparallelmechanismwer