少自由度并聯(lián)機(jī)器人的奇異與精度容錯(cuò)糾錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、并聯(lián)機(jī)器人在IC制造裝備中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，容錯(cuò)糾錯(cuò)技術(shù)是提高并聯(lián)機(jī)器人可靠性和安全性的一種有效手段。本文以并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的容錯(cuò)糾錯(cuò)技術(shù)的研究為主線，運(yùn)用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、奇異位形分析、螺旋理論、精度分析和機(jī)構(gòu)的自重構(gòu)等理論、方法和工具，在并聯(lián)機(jī)器人的奇異容錯(cuò)、精度容錯(cuò)和驅(qū)動(dòng)器故障容錯(cuò)等方面進(jìn)行了較為深入和系統(tǒng)的研究。
　　以Gosselin的奇異分類為基礎(chǔ)，將第二類奇異位形對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的不利影響看做一種機(jī)械系統(tǒng)故障，提

2、出了結(jié)合冗余驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)器人奇異容錯(cuò)糾錯(cuò)策略框架。闡述了該框架的基本思想和實(shí)現(xiàn)步驟，用線性方程組解的情況和矩陣條件數(shù)解釋了該“故障”發(fā)生和被克服的實(shí)質(zhì)，以此為基礎(chǔ)定義了描述奇異被消除程度的奇異容錯(cuò)度指標(biāo)，基于該指標(biāo)提出了精度容錯(cuò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法，用來確定使并聯(lián)機(jī)器人具有最佳奇異容錯(cuò)能力的冗余驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。分析出2RPS+2TPS型并聯(lián)機(jī)器人的一個(gè)典型的第二類奇異位形，比較了三種奇異容錯(cuò)策略克服這一奇異位形效果的優(yōu)劣，對(duì)這三種容錯(cuò)糾錯(cuò)策略進(jìn)

3、行了仿真研究，結(jié)果表明文中提出的以奇異容錯(cuò)度為依據(jù)的容錯(cuò)糾錯(cuò)策略能有效的克服奇異位形的不良影響。
　　將誤差源對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的不利影響看做為一種機(jī)械系統(tǒng)故障，提出了并聯(lián)機(jī)器人精度容錯(cuò)的概念和基本思想，定義了描述并聯(lián)機(jī)器人精度容錯(cuò)能力的指標(biāo)——精度容錯(cuò)度?；诼菪碚?，利用球面并聯(lián)機(jī)器人的過約束性設(shè)計(jì)了具有冗余驅(qū)動(dòng)的球面m-RRR(m≥4)型改進(jìn)型機(jī)器人。通過求解原機(jī)器人和改進(jìn)機(jī)器人的精度容錯(cuò)度，比較了它們的精度容錯(cuò)能力，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)

4、行了仿真研究，仿真結(jié)果表明文中提出的以精度容錯(cuò)度為依據(jù)的容錯(cuò)糾錯(cuò)策略能有效地提高并聯(lián)機(jī)器人的精度，克服誤差源的不良影響。
　　基于機(jī)構(gòu)類型演化設(shè)計(jì)了一種具有驅(qū)動(dòng)器故障容錯(cuò)功能的1TP+3TPRS型并聯(lián)機(jī)器人，研究了機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)容錯(cuò)重構(gòu)策略。在位置反解的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出軌跡重構(gòu)規(guī)劃算法。對(duì)于退化機(jī)器人容錯(cuò)性能指標(biāo)的研究，定義了容錯(cuò)空間影響因子，可以用來衡量機(jī)器人在發(fā)生故障后的容錯(cuò)操作能力，并提出基于該指標(biāo)的容錯(cuò)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)

5、計(jì)方法。通過模擬動(dòng)平臺(tái)按預(yù)期軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)某驅(qū)動(dòng)器在不同時(shí)刻發(fā)生故障的情況，比較了退化機(jī)器人的工作狀況，結(jié)果表明基于容錯(cuò)空間影響因子的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)于提高容錯(cuò)性能具有重要的意義。
　　完成了2RPS+2TPS和3TPS+1PT兩種類型的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)、裝配工作，并對(duì)球面4-RRR型原型樣機(jī)進(jìn)行了三維設(shè)計(jì)。
　　本文針對(duì)并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行的奇異容錯(cuò)、精度容錯(cuò)和驅(qū)動(dòng)器故障容錯(cuò)研究將為并聯(lián)機(jī)器人的容錯(cuò)糾錯(cuò)提供了一套行之有效的理論、