论文部分内容阅读
随着科技的进步,工业机器人的应用越来越广泛,尤其在航天、精密机械、医疗等领域。这主要由于并联机器人具有刚度大、精度高、承载能力强、易实现标准化及模块化、动力性能好等特点,这也使得并联机器人成为当今研究的热点。 本课题主要是提出了一种具有大倾角和大转角特点的非对称六自由度并联机构。所提出的机构有两个特点:第一,含有一个适应性中央支链,可以增大机构的刚度,并且有避奇异的作用;第二,机构利用非对称支链分布的形式,一方面可以增大驱动力,另一方面又可以节省部分电机随驱动杆驱动引起的精度问题和额外增大机构的动力需求。因此所提出的机构可以应用于像飞行模拟器、医疗等需要很好的倾转能力的装备上。 论文首先对该机构进行运动学分析。利用闭环方程求得了机构的运动学逆解,并利用环路方程法求得了速度雅克比矩阵,又利用ADAMS仿真软件验证了设计的合理性。其次,对机构的奇异性、灵活度和工作空间等工作性能进行了分析,通过中央支链的位置优化提高了机构的灵活度性能,同时也避免了机构的运动学奇异。再次,为了满足机构优化设计需要一个高效率的算法的要求,改进了一种多目标自适应免疫算法,通过测试函数的测试验证了算法的高效性,为机构的优化设计提高了效率,接着利用改进的算法,以工作空间和灵活度两个工作性能为目标对机构进行了优化设计,得到了一个较合理的驱动杆的杆长和动定平台的尺寸比。最后,又通过ANSYS对机构进行了静刚度分析并对驱动杆截面进行了优化,通过模态分析也验证了一阶固有频率满足设计要求,从而完成了机构的截面尺寸比例设计。 经过性能分析与优化研究,该并联机构具有了较好的运动性能、力学性能与动态特性,具备大倾角和大转角的运动能力,从而为飞行模拟器等设备提供了一种新的机构方案。