基于MATLAB的3-RRRT并聯(lián)機器人動力學研究.pdf

1、本文選用3-RRRT并聯(lián)機器人為研究對象，主要研究內(nèi)容有3-RRRT并聯(lián)機器人運動學建模、動力學建模、運動學和動力學數(shù)值仿真及構(gòu)型優(yōu)化。
　　3-RRRT并聯(lián)機器人是由一個固定平臺和一個動平臺通過3條支鏈連接而成，其中每條支鏈由3根桿件分別通過3個轉(zhuǎn)動副R和一個虎克鉸T與固定平臺和動平臺進行連接。通過對3-RRRT并聯(lián)機器人進行自由度數(shù)分析可知，其動平臺僅能實現(xiàn)在空間中沿3個坐標軸方向的平動，故該并聯(lián)機器人的自由度數(shù)為3。因并聯(lián)機

2、器人和以往的串聯(lián)機器人進行對比，這種新型機器人表現(xiàn)出速率快、精度高、承載佳等大量優(yōu)勢特征，使它在工程行業(yè)中得到普遍的應用，如并聯(lián)機床、食品分揀機器人等設(shè)施。本文選擇的分析對象3-RRRT并聯(lián)機器人便能夠在食品分揀工序中進行應用。通過完成這一類型機器人的運動學與動力學分析工作，能夠使其成為后期研究的原型，并在開發(fā)性能完善的空間并聯(lián)機器人階段，如并聯(lián)機床、微操機器人等，奠定相應的概念基礎(chǔ)。
　　首先，根據(jù)該并聯(lián)機構(gòu)的特點，運用D-H坐

3、標和齊次坐標變換，建立了系統(tǒng)運動學方程，通過解析法求出了3-RRRT并聯(lián)機器人的位置反解，得出了動平臺在某一位姿下，該并聯(lián)機器人各個支鏈的8組位置反解；通過數(shù)值法求出了該并聯(lián)機器人的位置正解，并分別通過MATLAB軟件編程進行仿真，并用實例驗證了其位置正解的正確性。然后，在運動學研究的基礎(chǔ)上，運用牛頓-歐拉動力學方法建立了該并聯(lián)機器人的動力學模型，推導出了基于牛頓-歐拉動力學方法的桿件的速度、加速度、慣性力以及各個關(guān)節(jié)的平衡力和驅(qū)動力矩

4、的遞推計算公式。并通過MATLAB軟件進行編程仿真，得出了在動平臺軌跡已被規(guī)劃的情況下的各個支鏈驅(qū)動力矩仿真結(jié)果。最后，以系統(tǒng)運動學、動力學模型為基礎(chǔ)進行了系統(tǒng)的構(gòu)型優(yōu)化，使得系統(tǒng)消耗的總能量最小，達到綠色環(huán)保的目的。
　　本文采用的牛頓-歐拉動力學方法，通過將并聯(lián)機器人的某條支鏈從關(guān)節(jié)處切開，使其變?yōu)殚_鏈結(jié)構(gòu)，通過牛頓-歐拉遞推算法，可以逐個桿件地推出其各個關(guān)節(jié)處的約束力以及桿件所受的慣性力，從而為將來對該并聯(lián)機器人進行柔性分析