多向3D打印并聯(lián)機器人設計與研究.pdf

1、3D打印技術作為近年來制造業(yè)中的新型生產(chǎn)技術，因其加工速度快，在制造結構復雜的產(chǎn)品方面具有獨特優(yōu)勢而有廣泛的應用前景。目前市場上3D打印設備的打印頭姿態(tài)是固定的，打印頭只能沿著豎直的方向進行分層制造，當加工件的幾何形狀比較復雜或?qū)α慵M行二次加工時，產(chǎn)品表面存在階梯現(xiàn)象，以及存在產(chǎn)品的力學性能不高、打印速度慢、打印頭干涉、打印設備的穩(wěn)定性差等問題。針對以上問題，本次研究的目的是基于熔融沉積(FDM)技術，采用并聯(lián)機構，設計一種新型的多向

2、3D打印設備。
　　為了實現(xiàn)3D打印機可以以不同姿態(tài)，沿著不同方向分層制造的目的，利用李群的相關理論知識提出了多個能實現(xiàn)多向3D打印的并聯(lián)機構構型。這類構型是通過采用鉸接動平臺獲得大的轉(zhuǎn)動工作空間，為解決并聯(lián)機構轉(zhuǎn)動工作空間小的問題提供了一種可行的解決辦法。本文應多向3D打印的需求，設計了一種具有五自由度的多向3D打印并聯(lián)機器人。文中主要利用桿長約束條件進行了多向3D打印并聯(lián)機器人的運動學反解分析;基于運動學反解分析了該機器人的位

3、置工作空間與姿態(tài)工作空間;利用螺旋理論建立了多向3D打印并聯(lián)機器人的速度雅克比矩陣、并在此基礎上進行了靈巧性和靜剛度等理論分析;然后，基于遺傳算法對多向3D打印并聯(lián)機器人進行了尺寸優(yōu)化設計，從優(yōu)化結果中挑選了一組最優(yōu)數(shù)據(jù)作為樣機制造的尺寸參數(shù);再利用ADAMS軟件，以水平面和傾斜平面為工作臺，對設計的機器人虛擬樣機進行了軌跡仿真分析;最后，選取了合理的多向3D打印并聯(lián)機器人樣機硬件系統(tǒng)，設計了樣機的控制方案，對打印頭進行軌跡規(guī)劃與控制，