6-SPS并联机器人运动学及工作空间的仿真研究

摘要

6-SPS并联机器人相对于串联机器人来说是一种全新的机器人,具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高及运动性能好等优点.而并联机器人是一种闭环机构,导致了其运动学和工作空间分析较为困难.因此,研究6-SPS并联机器人的运动学和工作空间具有重要意义,也有助于并联机器人的研究、应用和推广.根据6-SPS并联机器人反解容易、正解较难的特点,该论文基于位置反解方程,通过杆长逐次逼近的思路建立了位置正解模型,并对该方法进行了实例验证.运用运动影响系数法及刚体运动原理推导了6-SPS并联机器人速度和加速度的正反解模型,并研究了其运动可视化的问题.在分析了影响并联机器人工作空间的约束前提下,通过边界数值搜索的方法,得到了工作空间的形状及其大小.由已建立的运动学和工作空间的数学模型,采用参数化设计和人机交互相结合的方法,设计了6-SPS并联机器人运动学和工作空间的仿真系统,该仿真系统对提高并联机器人的设计效率具有一定的价值.最后,根据仿真得到的结果,对6-SPS并联机器人的运动学和工作空间进行了分析研究.

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致谢

第一章绪论

1.1并联机器人的提出、特点及应用

1.2并联机器人的研究进展及现状

1.3并联机器人研究中有待解决的问题

1.4选题的意义和主要内容

第二章6-SPS并联机器人位置分析

2.1引言

2.2并联机构结构分析

2.3位置反解

2.3.1坐标系建立

2.3.2坐标转换矩阵

2.3.3位置逆解方程的建立

2.4位置正解

2.4.1位置正解分析

2.4.2算例仿真

2.5本章小结

第三章6-SPS并联机器人速度和加速度分析

3.1引言

3.2运动影响系数

3.3并联机器人速度模型

3.4并联机器人加速度模型

3.5本章小结

第四章6-SPS并联机器人工作空间分析

4.1工作空间定义

4.2影响并联机器人工作空间的因素

4.2.1驱动连杆杆长的限制

4.2.2运动副转角的限制

4.2.3连杆运动干涉的限制

4.3并联机器人工作空间的求解

4.3.1工作空间的求解原理

4.3.2边界数值搜索法

4.4本章小结

第五章6-SPS并联机器人运动学和工作空间仿真

5.1概述

5.1.1仿真原理

5.1.2仿真语言

5.2并联机器人运动学仿真分析

5.2.1运动轨迹仿真

5.2.2运动学仿真程序设计

5.2.3仿真系统界面(GUI)的编制

5.2.4运动学仿真分析

5.3并联机器人工作空间仿真分析

5.3.1工作空间仿真程序设计

5.3.2 工作空间仿真分析

5.4本章小结

第六章结束语

6.1研究小结及创新点

6.2需要进一步研究的问题

参考文献