3-DOF工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計【說明書+CAD】

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Auto CAD軟件平臺上建立各零部件與裝配圖 4周 4月26日~5月21日 5. 畢業(yè)論文整理 及答辯準(zhǔn)備 3周 5月24日~6月10日 Ⅳ 、主 要參考資料： 【1】 孫桓 等主編.機械原理(第六版) .高等教育出版社，2001 【2】馬香峰 主編.工業(yè)機器人的操作機設(shè)計. 冶金工業(yè)出版社 ,1996 【3】宗光華 張慧慧譯.機器人設(shè)計與控制. 科學(xué)出版社 ， 2004 【4】鄭笑級 工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2004 【5】Y.Fujimoto and A.kawamura.Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation walking Robot Incuding Environmental Force Interaction. IEEE Robbtics and Automnation Magzuine,1998,5(2):33～42 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 0781052 19 班 學(xué)生（簽名）： 填寫日期： 2010 年 3 月 1 日 至 2010 年 6 月 10 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)： 專系主任（簽名）： 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 3-DOF工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 系 別 航空工程系 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 班級學(xué)號 078105219 學(xué)生姓名 李 明 明 指導(dǎo)教師 許 瑛 二O一一 年 五 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題目 3—DOF工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 號 0781052 19 學(xué) 生 姓 名 李明明 指 導(dǎo) 教 師 許 瑛 填 表 日 期 2010 年 3 月 3 日 說 明 開題報告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）、研究內(nèi)容及實驗方案、目標(biāo)、主要特色及工作進度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一致。 1、 選題的依據(jù)及意義： 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法；程控機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。機器人的出現(xiàn)并得到應(yīng)用，為這些作業(yè)的機械化奠定了良好的基礎(chǔ)。 “工業(yè)機器人”（Industrial Robot）：多數(shù)是指程序可變（編）的獨立的自動抓取、搬運工件、操作工具的裝置（國內(nèi)稱作工業(yè)機器人或通用機器人）。 機器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。機器人具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢，但功能較少，適應(yīng)性較差。目前我國常把具有上述特點的機器人稱為專用機器人，而把工業(yè)機械人稱為通用機器人。 而少自由度工業(yè)機械人中大多數(shù)為機械手，而機械手機器人主要由手部和運動機構(gòu)組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢（圖1-1）。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6個自由度（圖1-2）。自由度是機械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機械手有2～3個自由度。 　　機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。 圖 1-1 圖 1-2 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）： 機器人工程是近二十多年來迅速發(fā)展起來的綜合學(xué)科。它集中了機械工程、電子工程、計算機工程、自動控制工程以及人工智能等多種學(xué)科的最新研究成果，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一，也是我國科技界跟蹤國際高科技發(fā)展的重要方面。工業(yè)機器人的研究、制造和應(yīng)用水平，是一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的象征，正受到許多國家的廣泛重視。 目前，工業(yè)機器人的定義，世界各國尚未統(tǒng)一，分類也不盡相同。最近聯(lián)合國國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機器人協(xié)會給工業(yè)機器人下的定義：工業(yè)機器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過改變動作程序，來完成各種工作，主要用于搬運材料，傳遞工件。 據(jù)國際機器人聯(lián)盟（IFR）2006年5月發(fā)布的“2006世界機器人調(diào)查”顯示，2005年世界新安裝工業(yè)機器人121000臺，比2004年的97000臺增長25%。這是繼2003年工業(yè)機器人安裝數(shù)量重回增長態(tài)勢后的重大突破，2005年也成為近15年來世界工業(yè)機器人新安裝臺數(shù)最多的年份，比上一個峰值――2000年的99000臺增長22000臺。 圖2-1： 1991-2005年各年世界新安裝工業(yè)機器人臺數(shù) 資料來源：World Robotics 2006 據(jù)國際機器人聯(lián)盟統(tǒng)計局預(yù)測，截至2005年底，全世界在運行中的工業(yè)機器人共有914000臺，比2004年增加8%。其中，有50%來源于亞洲地區(qū)；歐洲和美洲分別占1/3和16%；而澳大利亞和非洲地區(qū)大概占1%的比例。 資料來源：World Robotics 2006 圖2-2： 1991-2005年各年全世界運行中的工業(yè)機器人總數(shù) 就2005年幾大應(yīng)用領(lǐng)域的工業(yè)機器人類型來看，機械手的產(chǎn)量遙遙領(lǐng)先于其他類型的工業(yè)機器人，約達(dá)到43500臺。其中，亞洲地區(qū)機械手的產(chǎn)量比2004年增加了27%；美洲地區(qū)機械手的產(chǎn)量幅度更是高達(dá)53%；雖然歐洲地區(qū)2005年機械手的產(chǎn)量比上年略有下降，但其產(chǎn)量仍接近14000臺。接下來依次是：點焊接機器人、弧焊機器人、裝配機器人和分配機器人，其產(chǎn)量分別約為20500臺、17500臺、13000臺和4500臺。表1反映了2005年亞、歐、美三大地區(qū)各類型工業(yè)機器人的產(chǎn)量增幅情況。 表1-1： 2005年亞、歐、美三大地區(qū)各類型工業(yè)機器人產(chǎn)量增幅表 類 型 機械手 點焊接機器人 弧焊機器人 裝配機器人 分配機器人 地 增 區(qū) 幅 亞洲地區(qū) 27% 64% 82% 101% 23% 美洲地區(qū) 53% 22% 33% 36% 121% 歐洲地區(qū) -6% -27% 6% 1% -23% 資料來源：World Robotics 2006 三、研究內(nèi)容及主要特色： 本次設(shè)計是根據(jù)對工業(yè)六自由度機器人的總體結(jié)構(gòu)及傳動系統(tǒng)的分析和探討，進行三自由度工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。關(guān)鍵在于三軸（臂）的傳動系統(tǒng)的設(shè)計以及整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免運動的干涉。在本次設(shè)計中主要負(fù)責(zé)第一臂與底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 3.1課題工作內(nèi)容： 1　 開題報告，外文資料翻譯 2　 機器人本體的組成方案設(shè)計 3　 第一臂、底座的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 4　 Auto CAD平臺上建立各零部件與裝配圖 5　 畢業(yè)論文整理 及答辯準(zhǔn)備 四、目標(biāo)、主要特色及工作進度： 4.1 3—DOF工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計： 以3自由度機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要設(shè)計要求如下： 第一軸：轉(zhuǎn)動角速度為 90/s，轉(zhuǎn)角范圍為0～270 底 座：能夠?qū)崿F(xiàn)第一臂轉(zhuǎn)角(0-270度)轉(zhuǎn)角范圍控制 圖4-1 4.2 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度的時間： 1　 開題報告，外文資料翻譯 第01周-第02周 2　 機器人本體的組成方案設(shè)計 第03周-第04周 3　 結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 第05周-第08周 4　 虛擬平臺的建立與裝配 第09周-第12周 5　 機器人抓取作業(yè)的運動模擬 第13周-第15周 6　 畢業(yè)論文整理 及答辯準(zhǔn)備 第16周-第17周 5、 參考文獻(xiàn) 1 孫桓 等主編.機械原理(第六版) .高等教育出版社，2001 2 馬香峰 主編.工業(yè)機器人的操作機設(shè)計. 冶金工業(yè)出版社 ,1996 3 宗光華 張慧慧譯.機器人設(shè)計與控制. 科學(xué)出版社 ， 2004 4鄭笑級 工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2004 5 Y.Fujimoto and A.kawamura.Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation walking Robot Incuding Environmental Force Interaction. IEEE Robbtics and Automnation Magzuine,1998,5(2):33～42 3-DOF工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)生姓名：李明明 班級：0781052 19 指導(dǎo)老師：許 瑛 摘要：在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，工業(yè)機器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。工業(yè)機器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平，。工業(yè)機器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平，目前，工業(yè)機器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運以及堆垛等重復(fù)性并且勞動強度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。 本設(shè)計介紹了關(guān)于工業(yè)機器人的一些基本常識和原理，包括工業(yè)機器人的組成、分類、主要技術(shù)性能參數(shù)和工業(yè)機器人的運動分析，并參考通用型工業(yè)六自由度機器人的結(jié)構(gòu)。根據(jù)對工業(yè)六自由度機器人的總體結(jié)構(gòu)及傳動系統(tǒng)的分析和探討，進行三自由度工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。關(guān)鍵在于三軸（臂）的傳動系統(tǒng)的設(shè)計以及整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免運動的干涉，在本次設(shè)計中主要負(fù)責(zé)第一臂與底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其傳動原理，對第一臂與底座的各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 關(guān)鍵詞：三自由度 機器人 傳動原理 控制 指導(dǎo)老師簽名： 目 錄 1 引言 (01) 1. 1 選題的依據(jù)和意義 (02) 1. 2 國內(nèi)外研究概況 (03) 1. 3 論文主要內(nèi)容 (05) 2 機器人結(jié)構(gòu)分析 (06) 2. 1 總體結(jié)構(gòu)的概述 (06) 2. 2 第一軸（大臂）的結(jié)構(gòu) (07) 2. 3 第二軸結(jié)構(gòu) (09) 2. 4 第三軸結(jié)構(gòu) (10) 2. 5 傳動方案的確定 (11) 3 設(shè)計計算 (12) 3. 1 電動機的選擇 (12) 4 傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 (16) 4. 1 第一軸的傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 (16) 4. 2 軸承的選擇 (31) 4．2．1 斜齒輪傳動軸上的軸承 (31) 5 機器人各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (32) 5. 1 轉(zhuǎn)角范圍的控制設(shè)計 (32) 5. 2 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（第一臂與底座） (33) 5．2 .1 第一軸轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu) (33) 5．2 .2 底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (33) 6 總 結(jié) (34) 參考文獻(xiàn) (35) 致 謝 (36) 附錄 A 外文文獻(xiàn)翻譯 附錄 B CAD圖A1總裝配圖與各零件圖 3-DOF Structural Design of Industrial Robots Srudent name: LiMingming Class:0781052 19 Supervisor: Xu Ying Abstract?： In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. The Design of industrial robots on some basic common sense and principles, including the composition of industrial robots, classification, main technical performance parameters and the movement of industrial robots, with reference to general-purpose industrial 6-DOF robot's structure, conduct three degrees of freedom industrial robot structural design, based on the industry overall structure of six degrees of freedom robot and transmission system analysis and discussion of the 3-DOF industrial robot for structural design. The key lies in the fact that three axis (arm) transmission system design and the whole structure design, avoid the interference in the sports, mainly responsible for the design of the arm and base structure design and its transmission principle of first arm and the base of the parts of the structure design. Keywords: 3-DOF Robots Transmission principle Control Signature of Supervisor: 動態(tài)優(yōu)化的一種新型高速，高精度的三自由度機械手① 彭蘭（蘭朋）②，魯南立，孫立寧，丁傾永 (機械電子工程學(xué)院，哈爾濱理工學(xué)院，哈爾濱 150001，中國) ( Robotics Institute。Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，P。R。China) 摘要 介紹了一種動態(tài)優(yōu)化三自由度高速、高精度相結(jié)合，直接驅(qū)動臂平面并聯(lián)機構(gòu)和線性驅(qū)動器，它可以提高其剛度進行了動力學(xué)分析軟件ADAMS仿真模擬環(huán)境中，進行仿真模擬實驗.設(shè)計調(diào)查是由參數(shù)分析工具完成處理的，分析了設(shè)計變量的近似的敏感性，包括影響參數(shù)的每道光束截面和相對位置的線性驅(qū)動器上的性能.在適當(dāng)?shù)姆绞较?，模型可以獲得一個輕量級動態(tài)優(yōu)化和小變形的參數(shù)。一個平面并聯(lián)機構(gòu)不同截面是用來改進機械手的.結(jié)果發(fā)生明顯的改進后的系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析和另一個未精制一個幾乎是幾乎相等.但剛度的改進的質(zhì)量大大降低，說明這種方法更為有效的。 關(guān)鍵詞: 機械手、 ADAMS、 優(yōu)化、 動力學(xué)仿真 0 簡介 并聯(lián)結(jié)構(gòu)機械手（PKM）是一個很有前途的機器操作和裝配的電子裝置，因為他們有一些明顯的優(yōu)勢，例如：串行機械手的高負(fù)荷承載能力，良好的動態(tài)性能和精確定位的優(yōu)點等. 一種新型復(fù)合3一DOF臂的優(yōu)點和串行機械手，也是并聯(lián)機構(gòu)為研究對象，三自由度并聯(lián)機器人是少自由度并聯(lián)機器人的重要類型。三自由度并聯(lián)機器人由于結(jié)構(gòu)簡單，控制相對容易，價格便宜等優(yōu)點，具有很好的應(yīng)用前景。但由于它們比六自由度并聯(lián)機器人更復(fù)雜的運動特性，增加了這類機構(gòu)型綜合的難度，因此對三自由度并聯(lián)機器人進行型綜合具有理論意義和實際價值。本文利用螺旋理論對三自由度并聯(lián)機器人進行型綜合，以總結(jié)某些規(guī)律，進一步豐富型綜合理論，并為新機型的選型提供理論依據(jù)，以下對其進行闡述。 如圖-1所示 機械手組成的平面并聯(lián)機構(gòu)(PPM)包括平行四邊形結(jié)構(gòu)和線性驅(qū)動器安裝在PPM.兩直接驅(qū)動電機c整合交流電高分辨率編碼器的一部分作為驅(qū)動平面并聯(lián)機械裝置.線型致動器驅(qū)動的聲音線圈發(fā)動機.這被認(rèn)為是理想的驅(qū)動短行程的一部分.作為一個非換直接驅(qū)動類，音圈電機可以提供高位置敏感和完美的力量與中風(fēng)的角色，高精密線性編碼作為回饋部分保證在垂直方向可重復(fù)性。 另一方面，該產(chǎn)品具有較高的剛度比串行機械手，因為它的特點和低封閉環(huán)慣性轉(zhuǎn)矩。同時，該系統(tǒng)可以克服了柔性耦合力學(xué)彈性、齒輪、軸承、被撕咬支持，連接軸和其他零件，包括古典驅(qū)動設(shè)備，因此該機械手是更容易得到動力學(xué)性能好、精度高。 圖-1 3自由度的混合結(jié)構(gòu)的機械手 當(dāng)長度的各個環(huán)節(jié)的平面并聯(lián)機時，構(gòu)決定于運動學(xué)分析和綜合[4-7]，機械優(yōu)化設(shè)計的首要任務(wù)，應(yīng)加大僵硬、降低質(zhì)量.關(guān)于幾個參數(shù)模型.這是它重要和必要的影響，研究了各參數(shù)對模型表現(xiàn)以進一步優(yōu)化。本文就開展設(shè)計研究工具，通過參數(shù)分析亞當(dāng)斯，又要適當(dāng)?shù)姆绞絹慝@得一個輕量級的優(yōu)化和小變形系統(tǒng)。 1 仿真模型 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis 0f Mechanical System)自動機械系統(tǒng)動力學(xué)分析是一個完美的軟件，對機械系統(tǒng)動力學(xué)模擬可處理機制包括有剛性和靈活的部分，仿真模型可以創(chuàng)造出機械手的亞當(dāng)斯環(huán)境 如圖-2。OXYz是全球性的參考幀，并OXYz局部坐標(biāo)系，兩個直流驅(qū)動電機、交流和02M O1A表示，與線性驅(qū)動器CH被視為剛性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量電機傳動的120kg/cm2。大眾的線性驅(qū)動器是1.5kg，連接AB、德、03F和LJ被視為柔性體立柱、橫梁GK，通用公司和公里，形成一個三角形，也被當(dāng)作柔性傳動長度的鏈接是決定提前運動學(xué)設(shè)計為AB =O3F = 7cm，DE=IJ=7cm，GK= 7cm，GM =11.66cm， = 8.338cm。其它維度，這個數(shù)字是01A = 02M =7cm，CB=CD=HJ 2.5cm。EF=EG=JK= 3cm。 雖然總平面并聯(lián)機構(gòu)的運動都是在水平、垂直和水平剛度必須在豎向剛度特征通常低于水平僵硬，因為它的角色在垂直懸臂梁的截面尺寸計算每一束平面并聯(lián)機構(gòu)和相對位置的線性驅(qū)動器是兩個非常僵硬的影響因素的系統(tǒng)。 運動支鏈可分為三類："主動鏈（由驅(qū)動器賦予確定獨立運動的支鏈。一般是單驅(qū)動器控制一個自由度的運動），從動鏈（不帶驅(qū)動器、被迫作確定運動的支鏈。又分為以下兩種：約束鏈：獨立限制機構(gòu)自由度的從動鏈。冗余鏈：重復(fù)限制機構(gòu)自由度的從動鏈）復(fù)合鏈（有單驅(qū)動器、但限制一個以上的機構(gòu)自由度的支鏈，實際是主動鏈與約束鏈的組合）-并聯(lián)機構(gòu)是由這幾種支鏈用不同形式組合起來的。動鏈中的約束鏈除了可以提高機構(gòu)剛度和作為測量鏈外，其更主要的作用是用來約束動平臺的某一個或幾個自由度，以使其實現(xiàn)預(yù)期的運動。 圖-2 仿真模型 2 仿真模擬結(jié)果 在本節(jié)中，平均位移的末端是用來描述動態(tài)剛度，這是在不同的配置在不同的線性驅(qū)動器向前，從最初的位置的目的地，一般的豎向位移的機械手是作為目標(biāo)來研究豎向剛度，平均差別的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)點之間有一個剛性數(shù)學(xué)模型，模型，作為目標(biāo)來研究水平剛度。 并聯(lián)機器人的構(gòu)型設(shè)計即型綜合是并聯(lián)機器人設(shè)計的首要環(huán)節(jié)，其目的是在給定所需自由度和運動要求條件下，尋求并聯(lián)機構(gòu)桿副配置、驅(qū)動方式和總體布局等的各種可能組合。國內(nèi)的許多學(xué)者正致力于這方面的研究，其中比較有代表性的有如下幾種方法："黃真為代表的約束綜合法；楊廷力等人的結(jié)構(gòu)綜合法；代表的李代數(shù)綜合法。以上各種方法自成體系，各有特點，都缺乏理論的完備性。本文提出添加約束法，是從限制自由度的角度出發(fā)，增加約束，去除不需要的自由度，因每條主動鏈只有一個驅(qū)動裝置，讓其控制一個自由度，其余自由度通過純約束鏈去除，這樣可以使主、從動運動鏈的作用分離，運動解耦，有利于控制。具有三自由度的并聯(lián)機床，當(dāng)采用條主動支鏈作為驅(qū)動時，機構(gòu)就需要約束另三個自由度，通過選擇無驅(qū)動裝置的從動鏈來完成，則整個機構(gòu)成為有確定運動的三自由度的并聯(lián)機構(gòu)。黃真等提出的約束綜合法對完全對稱的少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)進行了型綜合，完全對稱的支鏈結(jié)構(gòu)相同，都屬于復(fù)合鏈，每條支鏈除都有一個單驅(qū)動器，控制一個自由度外，還應(yīng)約束一個以上自由度才能使機構(gòu)的六個自由度全部受控，使機構(gòu)有確定的運動。 2.1 截面效應(yīng) 扭轉(zhuǎn)變形位移的連結(jié)將會引起的，所以，扭轉(zhuǎn)常數(shù)的橫截面，重力是研究裝系統(tǒng)來研究，采取扭轉(zhuǎn)剛度的垂直切片lxx不變的各個環(huán)節(jié)和梁作為設(shè)計變量的變化，從 0.1 x 105mm4 與 3.5 x 105 mm4。 圖-3 不斷的效果在垂直變形扭轉(zhuǎn) 圖-3顯示了平均位移與截面扭轉(zhuǎn)常數(shù)末端的各個環(huán)節(jié)和梁，根據(jù)它的變化速率的環(huán)節(jié)，是最大的，AB是鏈接，LJ依次分別GK梁和KM有在豎向剛度性能。其他的仿真結(jié)果表明，水平位移之間的差異進行比較，結(jié)果表明該模型體育智力H和剛性模型變化小就改變了恒定不變的時候扭加載慣性力的線性驅(qū)動器，但是水平位移的變化，這意味著在這種模擬豎向變形的生產(chǎn)水平位移系統(tǒng)機械手。注意端面線性驅(qū)動器的主要原因是水平變形、線性驅(qū)動器機器人是由兩個節(jié)點C和H . 所以，我們計算了不同的Z-coordinate攝氏度之間，如圖所示，在圖4 -扭轉(zhuǎn)常數(shù)的影響差別的鏈接德。其次是最有效的通用和連接梁，連接O3F，梁GK有效果。 因此，應(yīng)采取AB和連接區(qū)段大扭常數(shù)的免疫力，豎向剛度較大并行扭轉(zhuǎn)不變的鏈接德也使較少的均勻性，降低線性驅(qū)動器不可以降低水平變形。 圖-4 在不影響扭不變 如圖-5、6所展示的影響是區(qū)域慣性轉(zhuǎn)矩的設(shè)計變量是區(qū)域剛度和慣性轉(zhuǎn)矩的各個環(huán)節(jié)和梁lz，圖顯示增加lw卡爾減少的速度高于垂直位移的不斷增加Ixx扭轉(zhuǎn)。這個Yxx AB、梁的鏈接，鏈接O3F是Iyy三個主要因素決定了豎向剛度。 圖-6 所示 鏈接的AB、梁公里，連接03F也是其中的三個主要因素決定的均勻性線性傳動裝置、不同的分析結(jié)果表明，Izz效果好，具有至少兩個垂直和水平剛度，這意味著這種結(jié)構(gòu)，具有足夠的水平，降低Izz剛度的鏈接和增加Iyy AB、梁的鏈接，鏈接O3F公里的好方法，優(yōu)化系統(tǒng)。 圖-5 瞬間的慣性效應(yīng)對垂直位移 圖-6 轉(zhuǎn)動慣量不平衡的影響 2.2影響的線性驅(qū)動器的相對位置 線性執(zhí)行器的慣性是主要載荷之一，在機械手的運動，不同的相對應(yīng)的垂直位置產(chǎn)生不同的變形，圖7顯示了絕對平均的最終效應(yīng)垂直位移時驅(qū)動馬達(dá)以恒定的加速度旋轉(zhuǎn)，我們可以看到，過低或過高的相對位置會造成比格變形，最好的位置是一對Z = 24毫米的地方大概是從中間環(huán)節(jié)連接O3F到 AB. 圖-7 影響線性驅(qū)動器的相對位置 3 分析改進的機械手 根據(jù)上述模擬結(jié)果，所有改進的機械手的設(shè)計，時間如下：鏈接截面AB，DE，lJ 與30mm的基礎(chǔ)和高度，10毫米的厚度;鏈接O3F和矩形空心梁與30mm的基礎(chǔ)和高度工型鋼，l0mm法蘭和6mm網(wǎng);梁競，通用汽車與8mm的堅實基礎(chǔ)和30mm高的矩形。 圖-8 梯形運動姿態(tài) 圖-9中回應(yīng)的是機械手，相比之下，圖-10中提高初始的反應(yīng)，在其中所有的鏈接和機械手的矩形截面梁的堅實基礎(chǔ)，用30毫米，高度的差異是曲線，C和H的曲線積分，二是垂直位移的末端，改進系統(tǒng)中最大位移0.7Um最初的0.12Um相比，爭論的振動激勵后仍停留在O.06Um±0.15% s±O.05Um相比的初始變形改善系統(tǒng)的初始小于前者具有較少的慣性，因為在相同的步伐不斷加快，保持振動瓣膜差不多一樣，它對這整個系統(tǒng)中來說，仍然改善系統(tǒng)的剛度，幾乎相當(dāng)于初始制度，針對大規(guī)模的平面并聯(lián)機構(gòu)在該系統(tǒng)相比下降了30%，這樣的初始優(yōu)化是有效的。 圖-9 、 圖-10 動態(tài)響應(yīng) 4 結(jié)論 本文設(shè)計了一種新型三自由度機械手變量的敏感性進行了研究在ADAMS環(huán)境中，可以得出以下結(jié)論： 1） 機器人具有較大的水平剛度，最終水平位移，效應(yīng)主要是由機械手垂直變形造成的，因此，更重要的是增加的幅度比剛度豎向剛度。 2） 參數(shù)Ixx，Iyy并鏈接'截面剛度Izz有不同的效應(yīng)，Iyy已經(jīng)對垂直剛度的影響最大，Ixx在第二位的是，Ixx具有在垂直剛度的影響最小，他們都較少對水平比垂直剛度剛度。 3） 橫截面的不同環(huán)節(jié)都有不同的影響，連線豎向剛度AB和德應(yīng)該使用區(qū)扭轉(zhuǎn)常數(shù)和慣性力矩大，如變形、長方形、橫梁KM，，線 03F應(yīng)該使用區(qū)段形梁等重大時刻轉(zhuǎn)動慣量、橫梁GK，和GM 可以使用盡可能的一小部分，從而降低了質(zhì)量。 4） 最佳的線性驅(qū)動器的相對位置可以減少變形，最好的位置是垂直的平行結(jié)構(gòu)。 5） 改進的機械手的動態(tài)分析表明該優(yōu)化設(shè)計方法研究的基礎(chǔ)上的效率。 參考文獻(xiàn) [ l ] Dasgupta B，Mmthyunjayab T S。 The Stewart platform manipulator：a review。Mechat~m and Machine Theory，200o。35 (1)：15—40 [ 2 ] Xi F，Zhang D，Xu Z，et al。A comparative study on tripod u ts for machine Lo0ls。Intemational Journal of Machine TooLs&Manufacture，2003，43(7)：721—730 [ 3 ] Zhang D，Gosselin C M。Kinetostatic analysis and optimization of the Tricept machine tool family。In：Proceedings of Year 2000 Parallel Kinematic Machines International Conference，Ann Arbor，Michigan ，2001， 174—188 [ 4 ] Gosselin C M，Angeles J。A globe preference index for the kinematic optimum of robotic manipulator。ASME Journal of 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