一种新型3PRP并联机器人的运动学分析和仿真,本文关于运动学论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
运动学论文参考文献：
摘 要：
针对传统三自由度并联机器人结构分析困难的问题,通过对传统并联机器人结构与性能的分析,提出一种新型RP并聯机器人.为有效地降低机器人结构分析的难度,采用直线模组构成2个对称移动副,配合1个转动副,代替传统三自由度并联机器人的3个转动副,并根据该新型机器人的结构特点,建立了运动学模型；应用空间解析几何和向量代数法,推导出机器人的运动学正解与逆解方程；应用MATLAB仿真软件编程验证运动学正解与逆解的正确性,确立机器人的工作空间.仿真结果表明,该机器人具有工作空间大、运动学模型精度高、制造成本低等特点,具有广泛的工业应用前景.
关键词：机器人控制；RP；并联机器人；运动学模型；仿真；工作空间
中图分类号：TH122文献标志码：A
doi： 10.7535/hbgykj.2017yx03006
Abstract：
Aiming at the problem of the difficulty to analyze the structure of traditional 3DOF parallel robot,based on the analysis of structure and performance of the traditional parallel robot, a novel RP parallel robot is proposed. To effectively reduce the difficulty of the structure analysis, the linear modules are adopted to form two symmetrical moving pairs, with a rotation pair to take place of three rotation pairs of traditional 3DOF parallel robot, and according to the structural characteristics of the new robot, the kinematic model is established. Then the forward and inverse kinematics solutions of robot are derived by space analytic geometry and vector algebra. At last, the correctness of the forward and inverse kinematics solutions are verified by MATLAB programming, and the workspace of the robot is established.The simulation results show that the robot has the characteristics of large workspace, high precision of kinematics model and low manufacturing cost, and has a wide range of industrial applications.
Keywords：
robot control； RP； parallel robot； kinematics model； simulation； workspace
传统工业机器人分为串联和并联两种.与串联机器人相比,并联机器人具有承载能力强、刚度大、机构紧凑、精度高、动力性能好、自重负荷比小等特点[13],因此被广泛应用于电子、食品、医药等领域[4].在实际工业生产应用中,机器人往往不需要6个自由度就能完成任务,如生产线上对产品的分拣、抓取和包装等重复性高的操作.因此,少自由度并联机器人逐渐成为研究热点[57],主要包括三自由度并联机器人[810]、四自由度并联机器人[1113]以及五自由度并联机器人[1416].特别是对三自由度并联机器人,许多学者提出各种想法.如文献[8]将雅克比矩阵条件数与单轴最大输出扭矩作为机构性能衡量指标,得到典型Delta并联机器人的最优尺寸参数；文献[9]从动平台获得最大姿态角度出发,通过ADAMS平台建立RS并联机器人的参数模型,获得该并联机器人的合理结构参数；文献[10]以压力角和可达工作空间作为约束条件,最大限度减小新型三自由度并联机器人尺寸参数对机构性能的影响.
综上所述,目前对于三自由度并联机器人的研究取得了一些成果,但是主要体现在结构参数与性能优化等方面,并未解决传统三自由度并联机器人结构分析困难的问题.针对这一问题,以传统三自由度并联机器人为基础提出了新型RP并联机器人.相对于传统三自由度并联机器人,该新型机器人运动副由2个对称移动副和1个转动副组成,移动副由直线模组构成,简化了结构,方便进行分析.通过分析其结构特征,建立运动学模型,应用MATLAB软件编程[1718]验证其运动学模型的正确性,同时仿真出工作空间,为设计者提供理论基础.
1运动学分析
1.1机构描述
新型RP并联机器人的结构如图1所示,由静平台、旋转驱动机构、第一直线驱动机构、第二直线驱动机构、十字万向联轴器、动平台和末端执行机构组成.
旋转驱动机构由驱动电机和减速机组成,驱动转动短杆.转动短杆通过十字万向联轴器与第三转动支链相连接,构成转动副,以此驱动动平台在Z轴方向运动.第一直线驱动机构由驱动电机和直线模组组成,代替传统并联机器人电机与减速机的结构配置,降低制造成本.直线模组上的滑块与第一移动支链以十字万向联轴器相连接,构成移动副,保证动平台在X轴或Y轴方向的运动.第二直线驱动机构与第一直线驱动机构相呼应,其结构组成与第一直线驱动机构相同,使动平台具有Y轴或X轴方向运动的功能.旋转驱动机构、第一直线驱动机构、第二直线驱动机构都固定于静平台上.静平台以转动短杆为中心,整体呈对称状.静平台固定直线驱动机构的两侧延长线互相垂直.
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