RRR并联机器人机构奇异性分析.docx
分类号TP241密公开XXXXXX硕士学位论文3RRR并联机器人机构奇异性分析SingularityAnalysisof3RRRParallelRobotMechanism指导老师姓名、专业技术职务学科专业论文答辩日期学位授予单位和日期答辩委员会主席答辩委员会委员随着社会的发展和科技的进步，机器人已经渗透到人类生产生活的各个方面.并联机器人由于其具有稳定性好、承载实力强、精度高、耐恶劣环境等优点,不但在工业生产领域发挥着不行替代的作用，而且在军事领域中具有广泛应用。本文以三自由度平面3RRR机构为探讨对象.探讨了该机构的工作空间搜寻方法，分析了该机构的奇异位形,建立了其奇异位形规避模型，探讨了奇异位形的规避条件,建立含杆长误差的奇异位形分析方法，并进行了仿真探讨，为该型机构的分析设计供应了理论基础。本文主要探讨工作如下：首先，建立了平面3RRR机构的数学模型,依据平面机构学和几何学建立机构的约束方程，对该机构的运动学正逆解进行J'探讨：建立逆解和二维搜寻法相结合的工作空间求解方法，探讨了平面3RRR机构的工作空间,结果表明，该方法简化了工作空间求解的计算量.大幅提高了计算效率。其次，采纳代数法分析了3RRR机构的奇异位形，并基于平面单闭环连杆机构的可装配性原理，对3RRR机构驱动做整周运动的条件及避开正向奇异位形的几何条件进行了分析，为机构的杆长设计供应了必变的约束条件.第，建立含杆长误差的机构奇异位形分析数学模型,探讨广杆长误差对平面3RRR机构奇异性的影响,运用M1.B对杆长误差进行数据分析，得出了杆长误差及奇异点位置偏移程度之间的关系。结果表明，驱动杆的杆长误差对机构奇异性影响较大且成非线性增长的结论，为3RRR机器人机构的设计及精度探讨供应了参考依据，技终,利用PrOEADAMS等仿真软件对平面3RRR机构的运动学和奇异性进行仿真，验证本文数学模型的正确性及牢靠性.关键词:并联机器人：运动学：奇异性分析;杆氏误差ABSTRACTWiththerapiddcvclopnwnlofsocietyandsteadyprogressofscienceandtechnology»robotshavePCnClratCdintoeachandCVCryaSPeClconcerningthedailyIileand11xluctionofhumanbeings.Characterizedbygoodstability,greatcarryingcapacity,highaccuracy,strongresistancetoharshenvironments.etc.,parallelrobotsarenotonlyirreplaceableinthefieldofindustrialproductionbutalsowidelyusedinthemilitarj,field.Inthispaper,Ihcplanar3RRRmechanismwiththreedegrcc-offreedomwasselectedastheresearchobjecttostudylhcworkspacesearchnetho<landanalyzeitssingularity.Asingularityavoidancen<xlelwasestablishedtodiscusstheavoidanceconditionsIbrsingularityandfigureoutthesingularityanalyticprocedurethatincludesrodlengtherrors.SimulationresearchwasalsocarriedouttoprovideatheoreticalbasisforthedesigningofsuchmechanismcTheresearchworkofthispaperismainlyasfollows：Firstly,amathematicalmodelof(heplanar3RRRmechanismwasestablishedinIhiSpaper,andinaccordancewiththeplanarmechanismandgeometry,(heconstraintequationsofsuchmechanismwerebuilt(osiudyitsdirectandinvertkinematics.hemethodthatintegratestheinversesolutionwiththetwo-dimensionalsearchmethodwascreatedforsolvingtheworkspaceofthe3RRRmechanism.Theresultsshowedthatthismethodcouldsimplifythecalculationofworkspaceandgreatlyimprovethecomputationalefficiency°Secondly,(healgebraicInelhodwasadoptedtoanalyzethesingularityofthe3RRRmechanism.Inaddition,onthebasisot,theassenblabilityprincipleof(heplanarsingleClose-Iwpconnectingrod.(heconditionsunderwhichthe3RRRmechanismisinfullyperiodicmotionaswellas(hegmctricconditionsunderwhichthedirectsingularitycouldbeavoidedwereanalyzedtoprovidethedesignoftherodlengthwithnecessaryconstraintconditionsThirdly,amathcmalicalIrKXlCIinrelationtoFodlengtherrorsioanalyze(hesingularityofthemechanismwasestablishedtodiscussIheinuenceofrodlengtherrorsonhesingularityoftheplanar3RRRmechanism*DataanalysisofrodlengtherrorswasconductedusingMAT1.ABtomakeCledrtherelationshipbetweentherodlengtherrorsandtheoffsetdegreeofthesingularpoints*positions.Itcouldbeseenfromtheresultsthattheconclusionsthattherodlengtherrorsofthedriverodslargelyinfluencethesingularityofthenwchanismandthatsuchimpactgrowsnon-linearlyprovidereferencedataforthedesignandtheaccuracyresearchonthemechanismof3RRRrobots.1.astbutntleast,PrOE,ADAMSandothersimulationsoftwarewereadoptedosimulatethekinematicsandsingularityofthe3RRRmechanismtoverifythecorrectnessaswellasthereliabilityofthemathematicalmodelbuiltinthisPaPerCKEYWORDS：ParallelRobot：Kinematics：Singularityanalysis：Rodlengtherrors摘要IABSTRACTIll目录V图目录IX表目录Xl第一章绪论11.1并联机器人发呈现状2lo1.1探讨现状2l.lo2应用现状31.1.3军用机器人的探讨状况41。2课即探讨背景61.3 国内外奇异性分析现状813“1奇异性分析方法81.3.2奇异性分类101.4 本文的探讨内容H其次童平面3RRR机构运动学分析132.1平面3RRR机构的描述132,2平面3RRR机构逆解的求解142.2.1理论分析142.2.2逆解的仿真实例162.3平面3RRR机构正解的求解192。3。1理论分析192.3.2正解的仿真实例202, 4工作空间求解212.1 4.1工作空间的概念212.2 .2工作空间理论分析222。5本章小结25第三章奇异性分析273.1 两种平面3RRR机构的奇异性分析法273.1.1基于雅可比矩阵的平面3RRR机构的奇异性分析273。Io2基于速度瞬心的平面3RRR机构的奇异性分析法333。1.3两种方法优劣对比353.2 机构奇异性的规避351, ,2>13RRR机构可动性分析363, 2.123RRR机构规避奇异的几何条件393.3 本章小结41第四度平面3RRR机构杆长误差对奇异性的影响分析434.1 平面3RRR机构杆长误差对机构奇异性的影响434.1 .1误差分类434.2 .2杆长误差理论探讨444.2 关于平面3RRR机构杆长误差对奇异性的影响的仿真454.3 本章小结50第五童3RRR机构运动学'奇异性仿真515.1 3RRR并联机构的ADAMS运动学仿真515.1。1ADAMS软件介绍515.1.13RRR并联机构仿真的运动学建模515。1.23RRR并联机构运动学实例仿真分析555。2基于MAT1.AB的平面3RRR机构的奇异性仿真595»2。1MAT1.AB软件介绍595,2,23RRR并联机器人奇异域仿真原理605。2。33RRR并联机器人奇异域仿真结果及分析615. 3本堂小结63第六章总结及展望655.1 全文总结655.2 创新点666。3工作展望67致谢69参考文献71个人简历和在学期间的探讨成果77图目录图I-I灵晰一H排爆机器人2图I-I1晰一H扑域机器人2图12蛇形侦察机器人5图2/3RRR并联机构结构图14图223RRR通过不同路途到达指定16图233RRR并联机器人逆解3支链O角仿真17图243RRR并联机器人单支链逆解仿真17图253RRR机构运动学逆解模型18图2-63RRR机构运动学正解模型21图27MAT1.AB求解工作空间的程序流程图24图28MAT1.AB仿真定姿态工作空间结果图25图31输稀奇异状态下的3RRR并联机港人30图3-2输稀奇异状态下的3RRR并联机器人31图33输入奇异状态下的3RRR并联机器人32图3-4结构奇异状态卜的3RRR并联机器人32图353RRR并联机涔人的两种极限位置36图3-6输稀奇异状态下的3RRR并联机器人39图4-1并联机器人误差分类43图4-2杆1的杆长误差及奇异点在X轴上位移偏差的关系46图4-3杆1的杆长误差及奇异点在y轴上位移偏差的关系47图4-4杆1的杆长误差及奇异点在X轴、y轴上位移偏差关系对比图47图4-5杆I的杆长误差及奇异点位移偏差的关系47图4-6杆2的杆长误差
