混合輸入4R1P型平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、混合輸入機(jī)構(gòu)作為可控機(jī)構(gòu)的一種，它兼有傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的快速、高效、低成本和現(xiàn)代并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)精度高、可控的優(yōu)點(diǎn)。本文在分析混合輸入的研究現(xiàn)狀后，以4R1P型平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，采用理論與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，研究了混合輸入4R1P型平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。內(nèi)容包括混合輸入4R1P并聯(lián)五桿機(jī)構(gòu)的可動(dòng)性分析、奇異性和工作空間分析、軌跡有效性分析、混合輸入實(shí)驗(yàn)臺(tái)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。論文取得以下研究成果： 1.通過(guò)研

2、究nR1P型單閉環(huán)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)性，將平面并聯(lián)4R1P五桿機(jī)構(gòu)作為一個(gè)子集，深入研究了該型機(jī)構(gòu)的可動(dòng)性問(wèn)題。結(jié)論包括該型機(jī)構(gòu)的裝配條件、曲柄存在條件，移動(dòng)副P為主動(dòng)副時(shí)的可動(dòng)性條件分析，移動(dòng)副P為被主動(dòng)副時(shí)的可動(dòng)性條件分析。 2.基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)Jacobian矩陣的奇異性判斷條件，分析平面并聯(lián)4R1P五桿機(jī)構(gòu)的奇異性。根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)方式，歸納出該型機(jī)構(gòu)局部奇異位形的分布規(guī)律。進(jìn)而分析了混合輸入4R1P并聯(lián)五桿機(jī)構(gòu)的奇異性，并得出了

3、該型機(jī)構(gòu)完全可控性和不完全可控性與尺度參數(shù)之間的關(guān)系。之后分析了混合輸入4R1P并聯(lián)五桿機(jī)構(gòu)的笛卡兒工作空間?；谙蛄糠?，提出了新的工作空間數(shù)值解法，并建立了該型機(jī)構(gòu)笛卡兒工作空間的分布圖譜。 3.基于4R1P平面并聯(lián)五桿機(jī)構(gòu)笛卡兒工作空間內(nèi)軌跡局部特性的研究，建立了笛卡兒工作空間內(nèi)軌跡的有效性判定準(zhǔn)則，即判定因子滿足 。之后分析了關(guān)節(jié)工作空間的分布特性，并給出關(guān)節(jié)空間內(nèi)軌跡實(shí)現(xiàn)的有效性判定準(zhǔn)則，即機(jī)構(gòu)尺度關(guān)系滿足曲柄條件，且輸

4、入運(yùn)動(dòng)曲線 必須是關(guān)于 的單值連續(xù)函數(shù)。 4.基于壓力機(jī)沖壓多工藝的功能需求，設(shè)計(jì)了混合輸入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。設(shè)計(jì)中根據(jù)沖壓工藝的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求定義了目標(biāo)函數(shù)，采用改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化設(shè)計(jì)得到機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)以普通三相交流電機(jī)和交流伺服電機(jī)來(lái)混合驅(qū)動(dòng)兩自由度5R2P并聯(lián)七桿機(jī)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)可根據(jù)需要作調(diào)整，因而可以實(shí)現(xiàn)多種機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)的混合輸入實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用采用開(kāi)放式半閉環(huán)控制系統(tǒng)，并基于VB開(kāi)發(fā)了通用控制軟件。 5.