高速輕型并聯(lián)機(jī)械手動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理論與方法.pdf

1、本文密切結(jié)合開發(fā)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域高速執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需求,在國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃的資助下,系統(tǒng)研究了一種2平動(dòng)自由度高速輕型并聯(lián)機(jī)械手Diond的性能評(píng)價(jià)、動(dòng)力尺度綜合、彈性動(dòng)力學(xué)分析、動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問(wèn)題,并將理論成果用于指導(dǎo)一種高性能鋰離子電池自動(dòng)分選成套裝備的設(shè)計(jì).論文取得了如下創(chuàng)造性成果: 揭示出用矩陣條件數(shù)類指標(biāo)評(píng)價(jià)外副驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛體動(dòng)力學(xué)性能時(shí)存在的局限性,當(dāng)機(jī)械手末端執(zhí)行器參考點(diǎn)位于工

2、作空間中軸線上時(shí),速度雅可比矩陣條件數(shù)無(wú)法反映間接奇異位形,且混合動(dòng)力矩陣D條件數(shù)同樣存在類似問(wèn)題.究其原因在于,條件數(shù)僅能反映將操作空間物理量廣義單位球映射到關(guān)節(jié)空間物理量廣義橢球時(shí)的形狀畸變程度,但卻不能反映兩球間體積大小的變化. 提出一種基于支鏈動(dòng)力學(xué)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo),物理意義為末端執(zhí)行器參考點(diǎn)在單位加速條件下單軸最大驅(qū)動(dòng)力矩的全域最大值.研究表明:對(duì)于Diamond并聯(lián)機(jī)械手,系統(tǒng)混合動(dòng)力矩陣的最大奇異值與支鏈混合動(dòng)力矩陣

3、D<,i>的最大奇異值在評(píng)價(jià)機(jī)械手接近奇異位形程度方面的能力是等價(jià)的. 提出一種Diamond高速并聯(lián)機(jī)械手動(dòng)力尺度綜合的方法,該方法考慮了電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能的影響優(yōu)化出機(jī)械手的結(jié)構(gòu)參數(shù)后,校核電機(jī)的性能參數(shù). 借助子結(jié)構(gòu)綜合思想并用有限元法建立系統(tǒng)剛彈耦合動(dòng)力學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上研究該機(jī)械手的動(dòng)態(tài)特性及結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響,采用LMS測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)樣機(jī)的動(dòng)態(tài)特性. 針對(duì)高速輕型并聯(lián)機(jī)械手的優(yōu)化設(shè)計(jì)