【正文】 的面積將會變得很大，所以 ? 的取值，應遠離這兩個區(qū)域。在圖 3 所示情況下，由以上分析可得，滑塊行程? ? WYsincoslD ??? ?? ，因此，當運動平臺沿 y 軸方向移動 WY 時，滑塊的行程 D 也是 WY ，是一比一的關系，即 1:1D:YW ? ，從運動學的角度出發(fā)，希望運動輸入誤差對輸出誤差呈縮小的效果 ??13 ，即 1:1D:YW ? 。在這里采用綜合誤差敏感度作為評價終端誤差大小的評價指標，其反映了輸出誤差橢圓與輸入誤差單位圓面積之比，其定義為： ? ? e tk ETEe ?? GG (17) 其全域性能評價指標為： dwdwkkwEwge ??? (18) 如希望在可測驅動關節(jié)變量時，運動平臺誤差最小，則應有 gek 最小。則在固定坐標系下， iA 和 iB ? ?2,1i? 點的坐標為： ? ?0,xA 11? ， ? ?0,xA 22? ? ?y,rxB1 ?? ， ? ?y,rxB2 ?? 由約束方程 lBA ii ? 有： ? ? 2221 lyxrx ???? (1) ? ? 2222 lyxrx ???? (2) 考慮到該機構的奇異形位 ??11 及其如圖所示的裝配方式，由式 (3)和 (4)可得位置反解為： 221 ylrxx ???? （ 3） 222 ylrxx ???? (4) 由式 (3)和式 (4)可得位置正解為： ? ?21 ?? (5) ? ?? ?2122 ????? (6) 式 (5)和 (6)兩邊對時間取導數(shù)， 則有該機器人的關節(jié)空間速度向操作空間速度的映射關系為： qJp ??? (7) 式中， ? ?Ty,x ????p 為操作空間速度矢量， ? ?T21 x,x ????q 為關節(jié)空間速度矢量， J 為速度雅可比矩陣，其表達式為： ?????? ?? (8) 式中 ? ? 222 yylt ?? (9) 由文獻 [12]可知，在靜態(tài)平衡狀態(tài)下，操作力向關節(jié)力的映射關系，即力雅可比矩陣為速度雅可比矩陣的轉置，即 TJGτ? (10) 如采用對該機器人運動學方程取微分的方法，來建立驅動關節(jié)空間誤差對操作空間誤差的映射矩陣，則驅動關節(jié)與運動平臺的誤差傳遞矩陣 eG 即為該機器人的速度雅可比矩陣，即 JG?e (11) 由文獻 [12]可知，操作空間的力和變形之間的映射矩陣，即機器人末端的柔度矩陣 C 為： T1JJKC ?? (12) 式中 1?K 為驅動關節(jié)的剛度矩陣的逆矩陣，如設整個驅動的系統(tǒng) (包括傳動 減速機構 )的剛度系數(shù)1ki? (i=1,2)， 則有： ??????????????? 10 01k10 0k1211K (13) 將式 (13)代入式 (12)，則有 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 12 TJJC? (14) 建 立好上述的各種映射關系，接下來就可以利用這些映射矩陣，得到評價機器人各項性能的評價指標。在設計的過程中遇到問題并及時的解決問題，從而對并聯(lián)機器人的機構分析、硬件電路的 分析有了初步的了解，為以后的研究生學習打下了基礎。所以六自由度并聯(lián)機床較多，但大多精度不高，所研制的樣機大多屬于早期的探索樣機，近幾年基于六自由度并聯(lián)機構作為并聯(lián)機床的結構的樣機比較少。目前并聯(lián)機構國內(nèi)外研究比較多的是三自由度和六自由度，如平面三自由度，球面三自由度， 3RPS 機構， 3TPSamp。該實驗室在 19901994 年研制的 NINJAI, N 工 N JAI I 系列爬壁機器人是采用的具有三個自由度的 3RPS 并聯(lián)機構作為移動實現(xiàn)機構。 圖 14 燕山大學高峰教授研制的臥式并聯(lián)機床 （在機構構型上具有我國自主的知識產(chǎn)權，清華、天大及哈工大的 機床都是采用國外已有的構型） 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 7 六維力和力矩傳感器 :由于智能化機器人的“觸覺”和“力覺”可以借助于力傳感器來實現(xiàn)，因此自七十年代以來，機器人關節(jié) (主要是腕關節(jié) )用的六維力與力矩傳感器成為國內(nèi)外學者研究的熱點。 1962 年， Ellis 就建議采用并聯(lián)而不是串聯(lián)的壓電陶瓷驅動微動機器人，之后，為了適應不同的應用領域，如生物工程學和微外科等，許多并聯(lián)結構的微動機器人樣機相繼誕生。 94 博覽會上推出的 VARIAX 虛擬軸機床，引起廣泛的關注，被稱為“ 21 世紀的機床”，它在國內(nèi)外已 經(jīng)成為研究熱點。 飛行模擬器 :把并聯(lián)機器人機構應用為飛行模擬器，是并聯(lián)機器人較早的應用。 (3)沒有累積誤差，其精度較高 。 l920年捷克作家查培克所著的《萬能機器人》一書中一個強壯的機器人名隊 Robot，幫人干了許多體力勞動。在生產(chǎn)力發(fā)展過程中，生產(chǎn)工具的發(fā)展起了重要的作用。 本論文建立了并聯(lián)機器人的物理模型，詳盡探討了機器人的工作空間，給出了可達工作空間的計算方法 ， 并通過對工作空間的位置分析和運動分析，得出了最佳的連桿長度和機構的運動空間的關系。 很早以來，人類就幻想能有一種擬人的機械，能實現(xiàn)如人的手、腳一樣的靈活自由的運動，能代替人從事各種非固定變化的復雜的勞動。目前廣泛使用的工業(yè)機器人的主體大都是一個似人手臂的機電系統(tǒng)，這類機器人屬于串聯(lián)機器人的范疇。 (6)運動學反解簡單，正解復雜 。德國跨國公司 DaimlerBenz 公司制造的 DaimlerBenz 超大型 66 六自由度 Stewart 型多媒體全真動態(tài)駕駛模擬器，在多媒體全真駕駛模擬器方面主導了世界領先水平的潮流。國內(nèi)外還有很多公司和院校在研究虛擬軸數(shù)控機床，如日本的本田公司基于銑削加工線的六條腿機床， Hexel 公司、英國的 Geodetic 公司、意大利的 COMAU 機床公司 和瑞典的 NEOS 機器人公司以及國內(nèi)的清華大學、天津大學、哈爾賓工業(yè)大學和沈陽自動化所、東北大學等等。Lee 采用一個移動和兩個轉動的并聯(lián)機構 來作為微動機器人的機構 。燕山大學首次提出用彈性鉸鏈來替代球面副，使 Stewart 平臺機構可設計成小尺寸，從而可使 Stewart 平臺機構適用于機器人手腕和手指上的六維力傳感器該設計思想實現(xiàn)了力傳感器力敏感元件的一體化，即力敏感元件是非組裝結構，從而提高了力傳感器的靈敏度和精度。 并聯(lián)機器人綜合的研究現(xiàn)狀 并聯(lián)機構的型綜合問題在機構分析中是一個基本問題。也可以作為部件應用，如作為機器人的關節(jié) 。只有 沈陽自動化所研制的樣機結構是采用的四自由度的并聯(lián)機構。在圖 2中，機構的運動平臺 2 通過兩個相同的支鏈與固定平臺 1 相連，每一個支鏈由一個移動副 (支鏈 1和 2中分別為滑塊 3和 7)和一個平行四邊形機構 (支鏈 2由構件 2構成，支鏈 2由構件 2構成 )組成一個 UP 副 ??10 ，連桿與滑塊 3 和 7 及運動平臺通過轉動副連接，由平行四邊形機構的性質可知，運動平臺總是平行于固定平臺，其運動為一剛體在平面內(nèi)的平動，這是該機器人區(qū)別于原有平面并聯(lián)或串聯(lián)機器人的一個重要特 點。如希望工作空間內(nèi)靈巧性最好，則應有 gdk 最小。 綜合變形敏感度 如操作空間力矢量為一單位圓，則末端柔度矩陣將其映射為一個橢圓，末端變形橢圓的大小、形狀基本上反應了末端變形的特征。 綜合性能評價指標 上述的性能評價指標都是從某一方面來討論機器人機構性能的優(yōu)劣，而機器人機構的設計不是為了執(zhí)行特定的任務而是為了滿足普遍的性能指標，這北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 14 就要求設計者從多方面著手，兼顧多種性能要求，綜合出綜合性能最優(yōu)的機器人機構。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 16 圖 27 綜合性能評價指標 synk 隨連桿長度 l 的變化情況 其他參數(shù)的確定及尺寸設計結果 極位夾角和連桿長度確定后，由式 (23)~(26)及結合該機器人的位置正、反解式 (3)~(6)即可確定該機器人的其它參數(shù)。首先由上述的位置分析和運動分析得出工作空間、極位夾角和連桿的關系定出了工作空間的大小、極位夾角的大小和連桿的長度，然后再通過具體的機構運算等定出各機構的尺寸，又由機械設計手冊查的各標準件的裝配尺寸，從而最終應用 Solid works 軟件進行裝配，從而生成三維實體圖。步進電機有幾個顯著特點： ，而不再需要進行數(shù) /模轉換； 、停能力 ,可以 在一剎那間實現(xiàn)啟動或停止； 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 ，步距角可由每步 90176。這時如果定子的小齒與轉子的小齒沒有對齊，則在磁場的作用下，轉子將轉動一定的角度，使轉子齒與定子齒對齊，從而使步進電機向前＂走＂一步。因此在三相六拍方式下，步進電機的運行要平穩(wěn)柔和一些，但在同樣的運行角度與速度下，三相六拍驅動，脈沖的頻率需要提高一倍，對驅動開關管的開關特性要求較高。但采用減速齒輪會帶來額外的傳動誤差，使機床的快速移動速度降低，并且其自身又引入附加的轉動慣量。自單片機誕生至今 ,已發(fā)展為上百種系列的近千個機種。程序指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置 , 因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同 , 如英特爾公司 (Intel) 的 8086 和 MCS51 就采用了此結構。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 23 芯片的選取原則和片腳結構 單片機具有集成度高，功能強，通用性好的優(yōu)點，特別是具有體積小，重量輕，能耗低，價格便宜，而且可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點。 (2)、時鐘振蕩電路引腳 XTAL1： 內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器輸入端。 EA —— 為訪問程序存儲器的控制信號。 74LS373 是一種帶有三態(tài)門的 8D 鎖存器，對其引腳說明如下 ： D7～ D0：八位數(shù)據(jù)輸入線。根據(jù) 8031 引腳數(shù)目和兩種方法的優(yōu)缺點，本設計采用譯碼法。 2764 一般有五種工作方式，為讀出，編程，編程校驗，未選中和編程禁止，由 CE、OE、 PGM 的狀態(tài)組合來確定。引腳功能如下： 1E 、 2E 、 E3：使能端， 1E 、 2E 低電平有效， E3 高電平有效 A、 B、 C：譯碼器的輸入端 0Y ～ 7Y ：譯碼器的輸出端，可用作片選信號 2764 是 EPROM 的典型芯片之一，也是 27 系列產(chǎn)品之一，型號名稱“ 27”后面的數(shù)字表示其位存儲容量。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，低電平有效。（見本部分 5） 8031還必須有復位和時鐘電路 。 ALE—— ALE為地址鎖存允許信號。 如圖 41 所示。 單片機的應用 單片機的品種繁多 , 按應用范圍分為通用型和專用型。另外 , 還有“中斷系統(tǒng)” , 當單片機控制對象的參數(shù)到達某項需要加以干預的狀態(tài)時 , 就可傳達給 CPU 使 CPU 采取適當?shù)膽洞胧?。硬件方面日趨多樣?,4 位、 8 位、 16 位、 32 位等型號共同并存 , 在不同的領域存在 , 如家電、玩具、工業(yè)設備、儀器、通訊等。數(shù)控機床上大