球面并聯(lián)仿生髖關(guān)節(jié)誤差模型分析及運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在人形機(jī)器人本體設(shè)計(jì)中，關(guān)節(jié)及其整體構(gòu)型是實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)動(dòng)作平順和擬人化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，機(jī)器人關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)與性能將直接決定其整體性能，機(jī)構(gòu)本體創(chuàng)新或挖掘已有構(gòu)型應(yīng)用潛力的研究仍意義重大。本課題以人體髖關(guān)節(jié)生理學(xué)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，依據(jù)仿生設(shè)計(jì)原則，將偏置輸出3-RRR+(S-P)球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)引入仿生髖關(guān)節(jié)構(gòu)型中，針對(duì)提高機(jī)構(gòu)精度、保證樣機(jī)控制系統(tǒng)性能及實(shí)現(xiàn)擬人化運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相關(guān)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先，分析關(guān)節(jié)原型機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、速度雅克比矩陣，并

2、對(duì)執(zhí)行端軌跡進(jìn)行具體規(guī)劃。仿生髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)，結(jié)合機(jī)構(gòu)輸出空間為部分球面的特性，采用旋轉(zhuǎn)變換通式描述動(dòng)平臺(tái)位姿，求解運(yùn)動(dòng)學(xué)反解。基于虛設(shè)機(jī)構(gòu)法和影響系數(shù)法，解得關(guān)節(jié)速度雅克比矩陣，為仿生關(guān)節(jié)速度控制，提供理論基礎(chǔ)。采用加速度為連續(xù)分段函數(shù)的方法，對(duì)輸出端在兩離散點(diǎn)間軌跡進(jìn)行規(guī)劃，給出了離散點(diǎn)間轉(zhuǎn)軸矢量表達(dá)和轉(zhuǎn)角的具體確定方式。借助Matlab和Solidworks軟件，對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　然后，建立仿

3、生髖關(guān)節(jié)原型機(jī)構(gòu)誤差模型，為保證樣機(jī)精度提供理論支撐?；?D-H參數(shù)法給出3-RRR+(S-P)球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)中支鏈的參數(shù)化表達(dá)，采用環(huán)路增量法建立了關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)位置誤差模型，分析機(jī)構(gòu)輸出端誤差與運(yùn)動(dòng)副的軸向間距誤差、軸間距誤差和軸向轉(zhuǎn)角誤差之間內(nèi)在聯(lián)系，并繪制誤差圖譜，進(jìn)一步給出關(guān)節(jié)樣機(jī)在加工制作和裝配中平穩(wěn)運(yùn)行的幾何條件。
　　最后，結(jié)合機(jī)構(gòu)誤差模型分析結(jié)果，設(shè)計(jì)了機(jī)構(gòu)外部支鏈和中心支鏈的具體結(jié)構(gòu)，完成仿生髖關(guān)節(jié)樣機(jī)研制。采用“P