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1、3-PPR并联机器人自由度及运动特性研究,答 辩 人：张 军,答辩时间：2014年06月05日,专 业：机械设计及理论,指导教师：谢志江,1.绪论,2.并联机器人结构与自由度分析,3.并联机器人运动学分析,目 录,4.并联机器人工作空间分析,5.并联机器人动力学分析,6.结论与展望,1 绪 论,课题来源及背景,课题来源及背景基于国家某大型激光装置器工程建设中激光光学模块的洁净精密装校项目。,1 绪 论,本文研究内容,介绍了本课题的来源与背景，国内外并联机器人的 发展概况以及国内外并联机器人运动学和动力学以及工作 空间相关理论的研究情况。,对三自由度并联机器人的结构和尺寸参数进行了介 绍，并运用
2、螺旋理论分析了机构的自由度进行了详细的计 算以及对机构驱动输入的选取进行了判别。,建立并联机器人的正逆运动学模型，对机构运动学 的正解和逆解进行了分析，最后通过ADAMS软件和Matlab 软件对该机构的运动学进行仿真。,1 绪 论,本文研究内容,对3-PPR并联机器人工作空间的约束条件进行了详 细的分析，分别运用数值法和计算机几何辅助法对分析了 工作空间。,建立了3-PPR并联机器人的拉格朗日动力学模型， 并分别使用ADAMS软件和Matlab软件对该并联机构的动 力学进行了仿真分析。将仿真结果和该机构的动力学理论 模型求解结果进行对比，从而验证了动力学建模的正确性。,1 绪 论,本文技术路
3、线图,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人结构分析,并联机器人主要由定平台、直流伺服电机、精密行星齿轮减速机、滚珠丝杠螺母副、十字交叉导轨副、连杆、滚珠轴环和动平台等组成。该并联机器人的驱动是伺服电机带动滚珠丝杠转动，而滚珠丝杠上的螺母通过连接板带动滑块的移动。,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人工况分析,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人自由度分析,根据螺旋理论，可以得出3-PPR并联机器人机构的每个运动副的运动螺旋。,,,,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人自由度分析,两螺旋的原部矢量和对偶矢量分别交叉相乘所求得的结果称为螺旋互易积。如果两个螺旋的互易积为零，
4、就称这两个螺旋分别为正螺旋和与这正螺旋相关的反螺旋。则可以求出三条支链各运动副的反螺旋：,,,,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人自由度分析,,,由螺旋理论知识可知，运动螺旋的反螺旋表示物体在实际三维空间中所受到的约束作用。3-PPR并联机构的三条支链分别都同时对动平台绕X轴和Y轴的转动进行了限制，即对X和Y轴产生约束力偶的作用，同时也对动平台沿Z轴的移动进行了限制，即对Z轴产生约束力的作用。因此该并联机构的公共约束 ， 。且机构中不存在虚约束和局部自由度，即 。,,因此，3-PPR并联机构有3个自由度，分别为沿X轴和Y轴的移动，以及绕Z轴的转动。其他的自由度均受到限制。,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人输入选择判别,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人输入选择判别,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人输入选择判别,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人输入选择判别,2 并联机器人结构与自由度分析,并联机器人输入选择判别,谢 谢！,
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