【摘 要】
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当前,并联机构已广泛应用于机械自动化生产行业,尤其是某些特定的场合,如物品的输送、食物的包装、快递的拾取分拣等。本文以快递行业中物品的拾放操作为应用背景,研究一种可以快速将一条传送带上的物品拾放到另一条传送带的并联拾取分拣机构。基于这种运动形式,设计出一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构,对其在机构构型、位置正逆解、运动学、静刚度和模态分析方面进行了研究并进行实例仿真,研究表明该并联机构
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当前,并联机构已广泛应用于机械自动化生产行业,尤其是某些特定的场合,如物品的输送、食物的包装、快递的拾取分拣等。本文以快递行业中物品的拾放操作为应用背景,研究一种可以快速将一条传送带上的物品拾放到另一条传送带的并联拾取分拣机构。基于这种运动形式,设计出一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构,对其在机构构型、位置正逆解、运动学、静刚度和模态分析方面进行了研究并进行实例仿真,研究表明该并联机构相较于串联拾取机构有较大的刚度、工作空间和响应速度,可以满足目前物流行业对物品进行快速拾取分拣的需求。研究的主要内容概括如下:1.并联拾取机构的构型设计。结合工业拾取机构的功能需求,设计出一种具有四自由度的并联机构。基于螺旋理论的理论基础分析该并联机构具有的自由度,即该机构可以实现两种移动和两种转动的四自由度的运动方式,并通过运用改进的G-K公式来验算证明螺旋理论分析后机构设计的正确性,以及对该并联机构的驱动副的合理选取进行分析确定。2.对该（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构进行位置分析。在建立的静态坐标系和动态坐标系的基础上,通过欧拉角的坐标转换关系,运用闭环矢量法对该并联机构的位置逆解进行模型的建立,得到机构位置逆解的方程表达式,并计算相应的逆解算例;基于粒子群算法对该并联机构进行正解算例求解,通过正逆解算例对比,以及利用MATL AB与ADAMS软件进行的理论计算与仿真验证,说明机构位置模型的正确性。3.对该4-DOF并联拾取机构进行运动学分析。在上述理论的基础上,通过求导的方法得出该并联机构的运动速度与运动加速度表达式,得到了输入与输出之间的映射关系,将使用MATLAB编程计算得到设定运动的参数变化图与虚拟样机仿真的结果进行比对,验证机构运动性能良好。利用数值搜索法求解该并联机构的可达工作空间,结果表明该机构工作空间没有空洞且连续性较好,能够满足拾取工作的设计要求。4.对该（2-RRR&RPR+R）&URS并联拾取机构进行有限元分析。基于Solidworks三维制图软件和ANSYS Workbench有限元分析软件对机构大的有限元静刚度和模态进行分析,通过Solidworks软件建立的并联机构三维模型导入到ANSYS Workbench中进行相关分析计算,得到机构在五种典型的位姿下的变形云图和前六阶固有频率以及相应的振型云图,经过分析表明:该机构在构型设计上存在薄弱环节,为后续的结构优化设计提供了依据。5.对该（2-RRR&RPR+R）&URS并联拾取机构进行运动实例仿真。这里将Solid works软件建立的三维模型文件导入ADAMS软件中进行仿真模拟,设定一定的运动轨迹并添加相应的驱动来仿真机构的拾取动作,通过仿真结果曲线表明:该并联拾取机构能够完成预期的运动,在X-Z平面内可以实现连续的点运动,满足拾取动作的运动范围,进一步验证了设计的可行性。
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