【摘 要】
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随着对并联机器人研究和应用的不断深入,以及对机构性能要求的提高,分析机构的运动特性及性能十分有必要。对并联机构进行运动/力传递及约束等性能的分析也是机构应用的关键与前提。首先,本文基于四元数以及Singular软件对几种经典的并联机构3-UPU和3-SPR进行了运动模式分解,对约束方程理想进行准素分解得到了机构所有的操作模式。其中Tsai氏3-UPU具有多种操作模式,很难实现三平动操作模式。因此又
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随着对并联机器人研究和应用的不断深入,以及对机构性能要求的提高,分析机构的运动特性及性能十分有必要。对并联机构进行运动/力传递及约束等性能的分析也是机构应用的关键与前提。首先,本文基于四元数以及Singular软件对几种经典的并联机构3-UPU和3-SPR进行了运动模式分解,对约束方程理想进行准素分解得到了机构所有的操作模式。其中Tsai氏3-UPU具有多种操作模式,很难实现三平动操作模式。因此又对两种更容易实现三平动的非对称3-UPU并联机构进行了操作模式分析对比,运动模式的分解使得机构的运动特性更加清晰。其次,本文详细介绍了运动和力传递以及约束指标的概念和物理意义,而后基于能效系数概念,建立了局域及全域性能评价数学模型,对几种经典并联机构进行了传递性能分析,绘制了性能图谱。基于运动/力传递性能的多个指标进行尺度综合,实现了机构传递性能的极大改善。再基于优化后的尺寸参数对多种机构进行了约束性能分析,并计算了机构的全局传递和约束指标值。最后,基于传递及约束性能的多个指标对各并联机构进行多目标优化设计。基于博弈论算法对3-SPR、3-RPS和三种3-UPU并联机构的尺寸参数进行博弈,找到最佳平衡点。基于遗传算法对BP神经网络所建立的模型进行寻优,找到最优解。多种智能算法相互验证保证结果的准确性,而后再对多种优化设计方法得到的性能值进行了对比分析,实现了机构的多目标优化。
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