六自由度平台运动学正解分析和误差补偿

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由于串联机构具有运动分析容易、可避免驱动轴之间的耦合效应等优点,串联机构操作器获得广泛应用,而并联机器人由于其自身结构带来的特点导致的其工作空间较小,上平台不如串联机构灵活等差异而受到了一定的局限。但是由于其本身具有不易有动态误差、运动惯性小、机器结构稳定刚性高等优点而被广泛应用于运动模拟机、并联机床、精密定位平台等方面。本文以六自由度平台作为研究对象,针对位置正解解算、误差补偿以及工作空间三个方面展开了研究,主要研究内容如下:首先,为了顺利完成位置正解解算、误差补偿以及工作空间三个方面的研究,针对六自由度平台的结构进行了详细的分析和介绍,并基于此建立了整个运动平台的空间坐标系,完成了运动学和动力学建模。其次,针对六自由度平台的运动学正解分析问题。提出基于模拟退火算法的六自由度平台的运动学正解的解决方案。为了验证得到正解的精确性,通过Solid Works和Adams相关特性的运用以及相关参数的设定构建了虚拟样机。然后将六自由度平台位置正解中六个杆长的变化值制成样条曲线作为预设的函数添加到六自由度平台的的六个杆中,并以此作为驱动。然后通过测量,得到上平台的相关位置参数,再将其结果与之前得到的位置正解的结果进行分析比较。再次,针对六自由度平台的误差补偿问题,建立了单支链误差模型,然后依据上个板块计算得到的运动学反解方程构完成对六自由度平台系统的误差模型的建立。在此基础上,分析该系统的运动精度,并对被动螺旋附加运动进行了分析研究,并定量分析了由其导致的误差。然后将网格划分策略同蚁群算法相结合,利用较强的全局搜索能力对六自由度运动平台进行误差补偿。详细分析了信息素更新以及其他相关参数的设置对路径优化产生的相关影响。同时,为了验证得到结果的精确性,通过Solid Works和Adams相关特性的运用以及相关参数的设定构建了虚拟样机。利用其相关数据制成样条曲线,以此来驱动虚拟样机,得到直观的优化结果并通过比较验证优化的有效性。最后,对于六自由度平台的工作空间问题,将Masory方法和神经网络算法结合起来,对六自由度平台的工作空间进行计算。同时,利用Simulink完成六自由度平台的动态仿真,输出仿真结果。
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