球面2-DOF冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計及動力學研究.pdf

1、球面2-DOF并聯(lián)機器人具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便和造價低等特點，有著重要的應(yīng)用前景和開發(fā)價值。由于冗余驅(qū)動可以改善并聯(lián)機器人的性能，所以球面2-DOF冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人可以更好地完成球面2-DOF 5R并聯(lián)機器人的工作任務(wù)。本文以球面2-DOF冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人機構(gòu)為研究對象，進行了運動學優(yōu)化設(shè)計和動力學分析。 本文首先對球面2-DOF冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人進行運動學分析，根據(jù)機構(gòu)約束方程，建立了逆向雅可比矩陣；研究了工作空間與機構(gòu)尺

2、寸間的關(guān)系。利用幾何法和微分流形方法研究此種機構(gòu)的奇異情況，對機構(gòu)奇異位形進行分類，推導(dǎo)了奇異發(fā)生的數(shù)學判別條件。 利用設(shè)計空間，研究了機器人機構(gòu)的工作空間面積、靈巧度、承載能力、速度和剛度等全域性能指標，在此基礎(chǔ)上提出百分位性能指標的概念，得出幾種全域性能指標在設(shè)計空間內(nèi)的百分位分布規(guī)律。同時根據(jù)百分位性能圖譜編寫機構(gòu)的優(yōu)化程序，對機構(gòu)尺寸參數(shù)進行優(yōu)化，并給出了幾個優(yōu)化設(shè)計實例。 結(jié)合拉格朗日方程和拉格朗日一達朗伯方程