可重组模块化并联微动机器人的研究

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可重组模块化机器人是一种根据特定任务要求利用通用模块来组装成不同机器人的思想。在这一思想的指导下,模块化设计不仅可以重组出适应各种任务的结构解耦的3-6DOF并联微动机器人,还解决了并联微动机器人采用完全装配式装配误差大,整体加工式工艺性较差的技术问题。 本论文根据并联微动机器人的构型原理构建了多种新颖的3-6 DOF并联微动机器人机构,对这些机构进行了总体分析。根据机构本身的特点划分出四种模块:运动平台模块,静止平台模块,运动支链模块以及驱动模块,并研究了其基本功能和特点。在这四种模块中运动支链模块是研究的重点,研究了3-6 DOF运动支链的运动性质,构建出9种运动支链模块,每一种支链模块都采用了弹性一体化设计。在模块的设计中考虑了模块与模块之间的连接与定位关系。 在论文中还研究了可重组模块化并联微动机器人的运动分析模块。包括位置分析模块、速度、加速度分析模块,以及雅可比矩阵的算法,速度、加速的性能指标:解耦性、各向同性度、极值指标等,为并联微动机器人控制软件模块化设计奠定了基础。 在运动支链模块中弹性移动副的几何尺寸、同一支链运动副之间的连杆的尺寸具有重要性,它们影响着模块化并联微动机器人的性能。本论文利用ANSYS软件进行弹性移动副的结构尺寸设计,在微小位移范围内使弹性移动副具有高度的线性度。并以3-PUU和6-PUS并联微动机器人为例,将实体模型进行有限元仿真分析,研究运动支链模块中连杆长度对运动平台末端输出的影响。
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