可調(diào)機(jī)構(gòu)的綜合、分析及仿真.pdf

1、可調(diào)機(jī)構(gòu)是隨著機(jī)構(gòu)學(xué)不斷發(fā)展而產(chǎn)生的一類創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，是傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)與現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)相比，可調(diào)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是具有一定的柔性，能有效地完成多任務(wù)，其靈活性介于傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)和機(jī)器人之間。與機(jī)器人相比，可調(diào)機(jī)構(gòu)具有可靠性高、精度好、易操作和維護(hù)、能耗少、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)可調(diào)機(jī)構(gòu)相關(guān)理論進(jìn)行了研究，涉及可調(diào)機(jī)構(gòu)的綜合、平面閉鏈機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)建模、基于虛擬樣機(jī)進(jìn)行新型并聯(lián)機(jī)床的研究等。 引入進(jìn)化計(jì)

2、算實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)可調(diào)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化綜合，有效地解決了傳統(tǒng)優(yōu)化方法易陷入局部最優(yōu)解的問(wèn)題。為了提高算法的尋優(yōu)性能，對(duì)進(jìn)化計(jì)算進(jìn)行改進(jìn)，提出一種根據(jù)個(gè)體適應(yīng)度自適應(yīng)性調(diào)節(jié)變異率和變異量的方法。以平面四桿機(jī)構(gòu)的剛體導(dǎo)引綜合和平面六桿機(jī)構(gòu)的函數(shù)綜合為例闡述了這一方法。 提出了基于構(gòu)件子模型建立桿長(zhǎng)和慣性參數(shù)可變的平面閉鏈機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)解析模型的方法，并基于子動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)造了動(dòng)力學(xué)并行算法。通過(guò)將機(jī)構(gòu)拆解為單個(gè)構(gòu)件，并分別建立針對(duì)單個(gè)構(gòu)件的子動(dòng)力學(xué)

3、模型，計(jì)算其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，矩，然后疊加得到機(jī)構(gòu)總的驅(qū)動(dòng)力／矩。解析模型通過(guò)離線生成，并提出了各子模型矩陣元素實(shí)時(shí)代碼的優(yōu)化方法。該法有利于分析機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性并建立高效的動(dòng)力學(xué)并行算法。由于動(dòng)力學(xué)模型的離線建立和優(yōu)化以及采用了并行計(jì)算，大大減少了在線計(jì)算時(shí)間，為機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)控制提供了有利條件。 應(yīng)用虛功原理和達(dá)朗伯原理建立了6-sPs并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)運(yùn)動(dòng)分析推導(dǎo)出動(dòng)平臺(tái)和各驅(qū)動(dòng)腿的速度和加速度的顯式表達(dá)式以及各構(gòu)件的一階

4、影響系數(shù)矩陣，進(jìn)而由虛功原理得到各構(gòu)件對(duì)于驅(qū)動(dòng)腿的等效力，并由達(dá)朗伯原理建立機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程。根據(jù)其動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算特點(diǎn)，構(gòu)造了并行算法，并研究了固動(dòng)平臺(tái)半徑和構(gòu)件質(zhì)量對(duì)驅(qū)動(dòng)力的影響。 提出了一種以3自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為主進(jìn)給機(jī)構(gòu)，固定平臺(tái)水平位置可調(diào)的新型結(jié)構(gòu)并聯(lián)機(jī)床。利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)建立其虛擬樣機(jī)模型，并基于虛擬樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真以及干涉校驗(yàn)。根據(jù)該并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種在考慮約束的情況下基于虛擬樣機(jī)的運(yùn)