【正文】 究與開發(fā)并在部分場合得到了應(yīng)用。在并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)體系中，有著多種機(jī)構(gòu)種類劃分方法，按照自由度劃分，有2個(gè)自由度、3個(gè)自由度、4個(gè)自由度、5個(gè)自由度和6個(gè)自由度并聯(lián)機(jī)器人，其中2~5個(gè)自由度機(jī)器人被稱為少自由度機(jī)器人；按照機(jī)器人機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)劃分，可分為平面結(jié)構(gòu)機(jī)器人、球面結(jié)構(gòu)機(jī)器人和空間結(jié)構(gòu)機(jī)器人。由于存在著許多其它影響精度的因素，如制造和安裝誤差，連接桿上下鉸接處的間隙，桿長偏差對動平臺位置精度的影響等等。由于有些機(jī)械手具有作業(yè)空間小和奇異點(diǎn)多的不足，目前理論的研究有是圍繞著擴(kuò)大作業(yè)空間、改善靈活性、回避奇異點(diǎn)的運(yùn)動特性和運(yùn)動規(guī)律，這涉及到結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、數(shù)學(xué)等研究領(lǐng)域。日本的田和雄、內(nèi)山勝等人則利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)開發(fā)宇宙飛船空間對接器等。國內(nèi)燕山大學(xué)的黃真教授自1982年以來在美國參加了此項(xiàng)內(nèi)容的研究，并于1983年取得了突破性的進(jìn)展。目前，世界上機(jī)器人無論是從技術(shù)水平上，還是從己裝備的數(shù)量上，優(yōu)勢集中在以美日為代表的少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家。隨著并聯(lián)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)，引起了許多學(xué)者的廣泛興趣。 為了彌補(bǔ)串聯(lián)機(jī)器人的不足，人們提出了一種新型的具有多運(yùn)動鏈結(jié)構(gòu)的機(jī)器人——并聯(lián)機(jī)器人。機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展不僅使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生根本性的變化，而且對人類的社會生活也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 Pro/E目 錄1前 言 1 1 1 1 2 2 3 4 52二自由度機(jī)器人系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 7 7 73二自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動分析 8 8 8 8 10 10 11 124基于Pro/E軟件環(huán)境下二自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 Pro/E軟件簡介 16 17 17 18 19 20 215基于Pro/E軟件環(huán)境下的機(jī)器人裝配及動態(tài)仿真 23 23 23 24 24 256基于AutoCAD軟件環(huán)境下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 31 32 33 347基于Ansys軟件環(huán)境下的有限元分析 36 36 37 378 總結(jié)與展望 40 40 41參考文獻(xiàn) 42致 謝 44附錄（一） 45附錄（二） 521前 言機(jī)器人技術(shù)是一門光機(jī)電高度綜合、交叉的學(xué)科，它涉及機(jī)械、電氣、 力學(xué)、控制、通信等諸多方面。s actual work space and movement. Finally, this institution in the practical application. The results show that the bination of good motor performance of the 2DOF parallel robot，good to meet the index requirements, and already have a certain amount of practicality.Keywords: 2DOF。最后指出了本機(jī)構(gòu)的在實(shí)際中的應(yīng)用。二自由度并聯(lián)機(jī)器人是并聯(lián)機(jī)器人家族中的重要組成部分，由于結(jié)構(gòu)簡單、控制方便和造價(jià)低等特點(diǎn)，有著重要的應(yīng)用前景和開發(fā)價(jià)值。本論文研究了一種新型二自由度平移運(yùn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)采用類五桿機(jī)構(gòu)，平行四邊形剛架結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，可有效地消除鉸鏈間隙，提高動平臺的工作性能，同時(shí)有抵抗切削顛覆力矩的能力。并使用AutoCAD軟件進(jìn)行了重要裝置和關(guān)鍵零件的工程圖繪制工作，利用ANSYS軟件分析了核心零件的力學(xué)性能。 parallel robot。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該說是利用科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)綜合性的結(jié)果，同時(shí)，也是為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響的一門科學(xué)技術(shù)。最初人們應(yīng)用開環(huán)串聯(lián)作為機(jī)器人操作機(jī)，因?yàn)樗鼈兙哂邢袢耸直垡粯拥膹V闊運(yùn)動空間以及靈活機(jī)動性等優(yōu)點(diǎn)，但由于它們是懸臂結(jié)構(gòu)，故承載能力差，在重載情況下容易彎曲變形，在高速運(yùn)動時(shí)容易振動，且精確定位能力也不理想；后來人們觀察生物世界，發(fā)現(xiàn)動物肢體由多個(gè)并行的腿支撐，負(fù)載時(shí)平穩(wěn)，人類自身用雙手配合拿起重物時(shí)也較單臂時(shí)輕松，三個(gè)并行手指精確的使用能夠完成像書寫這樣的精細(xì)工作，人類從中受到啟迪，開始研制并聯(lián)機(jī)器人，并希冀并聯(lián)機(jī)器人具有較好的剛性和定位能力，從而更大限度滿足人們生活?yuàn)蕵返男枰猍1]。從機(jī)構(gòu)學(xué)上看，并聯(lián)機(jī)器人具有運(yùn)動慣量低、剛度大、負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，這恰恰彌補(bǔ)了串聯(lián)機(jī)器人的不足，使得并聯(lián)機(jī)器人成為一個(gè)潛在的高性能運(yùn)動平臺。并聯(lián)機(jī)器人的出現(xiàn)可以追溯至20世紀(jì)30年代。我國工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初，大致可分為三個(gè)階段:70 年代萌芽期，80年代的開發(fā)期，90年代的實(shí)用化期。在國內(nèi)，黃真教授在并聯(lián)機(jī)器人方面做出了較突出的貢獻(xiàn)，1991年他研制出我國第一臺六自由度并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)，；1994年又研制出柔性鉸鏈并聯(lián)式六自由度機(jī)器人誤差補(bǔ)償器，；然后在1997年出版了我國第一部關(guān)于并聯(lián)機(jī)器人理論及技術(shù)的專著。多自由度機(jī)械手的理論研究涉及到許多現(xiàn)代控制、現(xiàn)代測量、建模仿真等科技。一些學(xué)者對此進(jìn)行了專門的研究并建立了相應(yīng)的精度分析模型。多自由度機(jī)械手以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的控制技術(shù)，其在生產(chǎn)生活中的地位越來越重要。但是目前仍然存在著工作空間較小、運(yùn)動范圍有限的缺點(diǎn)。許多學(xué)者研究了少自由度機(jī)構(gòu)，有兩轉(zhuǎn)動一平動、三轉(zhuǎn)動兩平動、兩轉(zhuǎn)動兩平動機(jī)構(gòu)等，香港科技大學(xué)研制并出了平面 2 自由度驅(qū)動冗余并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)，通過增加一個(gè)串聯(lián)分支同時(shí)增加一個(gè)驅(qū)動，構(gòu)建了平面2自由度驅(qū)動冗余并聯(lián)機(jī)器人，這種驅(qū)動冗余并聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)在于能克服瞬時(shí)自運(yùn)動奇異而改善機(jī)構(gòu)的靈巧性，同時(shí)減小了原非驅(qū)動冗余機(jī)構(gòu)的理論可達(dá)工作空間。但有些少自由度機(jī)構(gòu)的許多結(jié)構(gòu)、運(yùn)動學(xué)等辦面的性質(zhì)尚未被認(rèn)識，目前國內(nèi)外現(xiàn)有的空間機(jī)構(gòu)綜臺與組成原理上不成熟，仍存在許多及待解決的問題。最后對其進(jìn)行運(yùn)動學(xué)的仿真，驗(yàn)證并聯(lián)機(jī)器人的工作空間和運(yùn)動情況。最后設(shè)計(jì)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)，并使用Pro/E模擬仿真。2二自由度機(jī)器人系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)（），將兩電機(jī)設(shè)置在固定支架上，固定平臺與作兩自由度平移運(yùn)動的運(yùn)動平臺通過兩條運(yùn)動支鏈鏈接并形成一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)。主動連桿有兩根，安裝在連桿安裝座上。，可有效地消除鉸鏈間隙，提高動平臺的工作性能。 連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖，工作機(jī)構(gòu)位于中間三角形部分，為滿足工作條件，需要L1，L4兩個(gè)桿件主動運(yùn)動，即可控制工作機(jī)構(gòu)在所需空間運(yùn)動。已知五桿桿長AB、BC、CD、DE、EA分別為LLLLL5在五連桿運(yùn)動過程中，欲求出點(diǎn) C的運(yùn)動軌跡域，需先找出點(diǎn)C 的幾個(gè)極值位置的點(diǎn)，分析可知點(diǎn)C可達(dá)到的距固定鉸支點(diǎn)A的最遠(yuǎn)距離為以點(diǎn)A為圓心以l1+ l2為半徑的圓內(nèi)，同樣可達(dá)到的距鉸支點(diǎn)E的最遠(yuǎn)距離為以E點(diǎn)為圓心，以l3+ l4為半徑的圓內(nèi)，而點(diǎn)C可達(dá)到的距固定鉸支點(diǎn)A的最近距離為以點(diǎn)A 為圓心以l1?l2為半徑的圓內(nèi)區(qū)域，同樣可達(dá)到的距鉸支點(diǎn)E的最近距離為以E點(diǎn)為圓心，以l3?l4為半徑的圓內(nèi)，現(xiàn)令根據(jù)上述原理，選定工作空間為200180mm2，對4桿進(jìn)行研究， L1的工作空間是半徑為L1的圓域（設(shè)為圓1），L2的工作空間在以半徑L1+L2為半徑的圓2和圓1間，L3的工作空間是半徑 為L3的圓域（設(shè)為圓3），L4的工作空間在以半徑L3+L4為半徑的圓4和圓3間。以O(shè)為端點(diǎn)建立水平軸，以O(shè)為圓心，以L1和L2為（目前均未知）半徑畫同心圓，其中圓2過BC中點(diǎn)。做兩處調(diào)整：使約束L2端點(diǎn)的工作空間與圓1有一定距離，從而避免L1和L2干涉，考慮到L3和L4的平行桿間比L1和L2更容易干涉，使整體工作空間往左偏移中線20mm。 連桿長度示意圖 五桿構(gòu)件運(yùn)動學(xué)分析參考圖，由于機(jī)構(gòu)的特殊性，O點(diǎn)平動，其運(yùn)動和受力同C點(diǎn)一致，為了簡化計(jì)算過程，可分析C代替O點(diǎn)，期中l(wèi)1，l2，l3，l4，l5代表五桿桿長，兩原動件相位角為和，角速度為和，角加速為和。同理可以求出，這樣也就求出了B、D點(diǎn)的坐標(biāo)。我們的目的是通過列出動力學(xué)方程來求出作用在驅(qū)動桿件上的平衡力矩。由得，由得，又由質(zhì)心1處的速度得由得構(gòu)件4的偏速度、偏角速度可由約束條件獲得，把機(jī)構(gòu)虛擬成封閉的矢量圖，可得 （）對式（）兩端求導(dǎo)得（）由式（）可得從而因?yàn)樗酝砜傻?、廣義慣性力和Kane方程在Kane方程中，理想約束力所對應(yīng)的廣義主動力等于零。廣義主動力和為 （）廣義慣性力的求解略復(fù)雜，它包括各構(gòu)件的慣性力和慣性力矩。在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。Pro/E的主要特征有：；；；；；；；。基于此開發(fā)出來的第三代機(jī)械CAD/CAM/CAE產(chǎn)品 Pro/E在當(dāng)今同類產(chǎn)品中代表著較高的水平。電機(jī)型號具體說明。伺服電機(jī)工作機(jī)的工況系數(shù)，故計(jì)算轉(zhuǎn)矩 工作情況系數(shù)工作機(jī)原動機(jī)為電動機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)矩變化很小的機(jī)械轉(zhuǎn)矩變化較小的機(jī)械轉(zhuǎn)矩變化中等的機(jī)械轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷中等的機(jī)械轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷大的機(jī)械根據(jù)實(shí)際需要，采用一體化，小型，低慣量的彈性管STL367J聯(lián)軸器。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[2023]。（2）軸段1部分安裝聯(lián)軸器，因?yàn)樵撦S段在軸承座內(nèi)，又根據(jù)初選型號為STL367J的聯(lián)軸器尺寸，確定l1=25mm。（4）根據(jù)所設(shè)計(jì)的連桿，則軸段3，4，5長度分別取l3=，l4=65mm，l5=9mm安裝支架主要以鋁型材構(gòu)成，用T型螺栓固定，用角件（）加固。：由于制作過程沒有經(jīng)歷熱焊接，材料無變形，所以裝配精度高；而使用熱焊接的傳統(tǒng)材料則不可避免的要出現(xiàn)變形，從而影響最終裝配精度。 角件 安裝結(jié)構(gòu)5基于Pro/E軟件環(huán)境下的機(jī)器人裝配及動態(tài)仿真虛擬裝配是一種零件模型按約束關(guān)系進(jìn)行重新定位的過程，它是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特性、精度特性，真實(shí)地模擬產(chǎn)品的三維裝配關(guān)系，并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實(shí)模擬裝配過程及特點(diǎn)。虛擬裝配中首先要對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配，該機(jī)構(gòu)主要由連桿，軸，軸承組成。 安裝支架模型圖在裝配過程中首先將工作面裝配到支架上，然后將連桿機(jī)構(gòu)裝配好，再將兩個(gè)輸入軸裝配于軸承座上，并通過聯(lián)軸器與電機(jī)軸配合裝配，完成最后的裝配。 電機(jī)定義。 位置曲線。這些領(lǐng)域中包括建筑、機(jī)械、測繪、電子以及航空航天等。雖然在Pro/E中可以對工程圖進(jìn)行尺寸、公差等的標(biāo)注，但由于在Pro/E中是對實(shí)體作標(biāo)注，轉(zhuǎn)成二維工程圖時(shí)往往不符合我國的制圖標(biāo)準(zhǔn)，因此應(yīng)在AutoCAD中完成尺寸標(biāo)注工作和添加標(biāo)題欄、技術(shù)要求等內(nèi)容，即利用Pro/E的參數(shù)化造型技術(shù)，對零件直接進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)；對零件設(shè)計(jì)修改，直至確定無誤后再將設(shè)計(jì)好的三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖，然后調(diào)入AutoCAD 中進(jìn)行編輯，最后得到符合企業(yè)需要的、完善的工程圖。首先部件圖的導(dǎo)入要在Pro/E軟件中新建一個(gè)繪圖模式的文檔，然后重新在組件模式中編輯自己想要的視圖，確定主視圖、俯視圖、左視圖的位置，接下來將實(shí)體模型投影到繪圖模式下?？讖降拇笮「鶕?jù)選用的電機(jī)、聯(lián)軸器等部件確定，根據(jù)孔徑的和連桿長度，擬定連桿的高度，寬度等各量的值，繪制出連桿的三維圖，然后在Pro/E軟件環(huán)境下制成三視圖。 二自由度機(jī)器人的實(shí)體模型 二自由度機(jī)器人工程圖7基于Ansys軟件環(huán)境下的有限元分析有限單元法起源于20世紀(jì)50年代的航空領(lǐng)域中飛機(jī)結(jié)構(gòu)的矩陣分析，至今經(jīng)歷了50年的研究發(fā)展。不僅用于研究物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動的規(guī)律，還用于研究熱運(yùn)動和電磁運(yùn)動的規(guī)律。結(jié)構(gòu)分析是有限元分析中最常用的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。諧響應(yīng)分析——確定線性結(jié)構(gòu)對隨時(shí)間按正弦曲線變化的載荷的響應(yīng)。）專項(xiàng)分析：斷裂分析，復(fù)合材料分析，疲勞分析，可靠度分析。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。所產(chǎn)生的形變基本可以忽略不記，而所承受的力又遠(yuǎn)大于其因承受的力，所以設(shè)計(jì)滿足負(fù)載要求。本文主要設(shè)計(jì)二自由平移運(yùn)動并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，并以此為研究對象，進(jìn)行了自由度數(shù)的理論證明和仿真驗(yàn)證，以及運(yùn)動學(xué)分析。設(shè)計(jì)中的主要工作及成果如下:第1~2周 ，本階段是二自由度機(jī)器人的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了解。第3~4周 ，在這個(gè)階段，通過與指導(dǎo)老師的交流，敲定二自由度并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，對參考文獻(xiàn)中所提到的各種方法，進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作條件，選用軟件中的尺寸驅(qū)動的方式來完成連桿機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算。最后把所有的零部件進(jìn)行裝配，在Pre/E軟件環(huán)境下進(jìn)行模擬仿真。整個(gè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于對工作平臺的框架設(shè)計(jì)，可以自由選擇合適安裝工作系統(tǒng)，在工作區(qū)間完成工作要求。但是，因?yàn)樗鶎W(xué)習(xí)的知識有限，許多思考出來的東西，還不能運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中去，所以，只能另尋他路，這是我在設(shè)計(jì)中存在的不足，我會在未來的時(shí)間里進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)，才能使自己設(shè)計(jì)出的東西更加嚴(yán)謹(jǐn)、完美。，但在其滿足工作需要這一問題上，對尺度分析方面，因?yàn)橹R量不足的原因，只能選擇用模擬驅(qū)動方式來確定。，未來還可以把工作面的安裝設(shè)計(jì)的更加方便快捷，使得二自由度并聯(lián)機(jī)器人對各種不同的工作方式，有更好的兼容性，轉(zhuǎn)換的更加便捷。 indicates that the object can rotate about the yaxis.Observing only leg 1, the capability of the endeffector in the leg can be expressed as . Letting leg 1 alone, the capability of the ende