含約束鏈的并聯(lián)4PUS-1RPU機構(gòu)靜力學(xué)與動力學(xué)分析.pdf

1、與傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人機構(gòu)相比，并聯(lián)機器人具有剛度重量比大、承載能力強、誤差不疊加、運動學(xué)逆解容易等特點，但也有工作空間小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點。相對于具有6自由度的以Stewart機構(gòu)為代表的并聯(lián)機構(gòu)，含中央約束支鏈的少自由度并聯(lián)機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、解耦容易、適應(yīng)范圍廣、成本低等優(yōu)點，在近來受到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。
　　本文研究一種含中央約束支鏈的4自由度并聯(lián)機構(gòu)——4PUS/1RPU，首先利用牛頓-歐拉方程推導(dǎo)機構(gòu)所受外力和機構(gòu)主

2、動力以及中央支鏈?zhǔn)┘拥募s束力/力矩的關(guān)系，得到外力和主動力、約束力/力矩的關(guān)系矩陣，分析中央約束支鏈?zhǔn)┘咏o動平臺的約束力/力矩應(yīng)滿足的幾何約束，以4PUS/1RPU機構(gòu)為例，得到了機構(gòu)在給定位姿下外力和主動力、約束力/力矩具體的關(guān)系矩陣，最后分析了機構(gòu)在外力變化下主動力、約束力/力矩的變化情況，繪制出仿真曲線。
　　本文介紹了并聯(lián)機構(gòu)力/力矩工作空間的定義，即機構(gòu)在固定姿態(tài)工作空間下各點處最小-最大承載力/力矩。分析了機構(gòu)在幾何約

3、束條件下的固定姿態(tài)工作空間，利用數(shù)值分析法分析機構(gòu)在給定承載力矩下的最小-最大承載力工作空間和給定承載力下的最小-最大承載力矩工作空間，利用MATLAB仿真了力/力矩工作空間。
　　應(yīng)用虛功原理建立了并聯(lián)機床的剛體動力學(xué)模型，求解了機構(gòu)的動力學(xué)逆問題，即在已知運動的情況下求出驅(qū)動力。利用MATLAB編程仿真了機構(gòu)在做固定姿態(tài)平動時驅(qū)動力的變化情況和固定位置轉(zhuǎn)動時的驅(qū)動力變化情況，為這種機構(gòu)動力學(xué)特性的深入分析和控制算法研究、結(jié)構(gòu)優(yōu)