word文檔-東南大學(xué)機械工程學(xué)院(更新版)
【正文】 t和Hartenberg于1955年提出，稱為DH坐標系?？捎玫臄?shù)學(xué)工具有對偶數(shù)、四元數(shù)、矩陣、旋量、張量等。運動平臺abcdef與固定平臺ABCDEF之間通過6個分支運動鏈聯(lián)接，各分支運動鏈均為球面副移動副球面副結(jié)構(gòu)，通過對6個移動副的運動控制，可以使運動平臺實現(xiàn)復(fù)雜的6維空間運動。為便于驅(qū)動與控制，運動副多采用轉(zhuǎn)動副和移動副，且相鄰運動副的軸線或移動方向取為平行或垂直相交。 3) 傳動角約束 因曲柄搖桿機構(gòu)屬于何種型式（Ⅰ型、Ⅱ型或Ⅲ型）和最小傳動角出現(xiàn)在哪個位置尚不確定，故傳動角約束應(yīng)考慮曲柄與機架拉直共線和重疊共線兩種可能情況。 機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計一般按如下步驟進行：1) 分析設(shè)計問題，明確設(shè)計要求，確定初始參數(shù)；2) 建立優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，包括設(shè)計變量、約束條件和目標函數(shù)；3) 選用優(yōu)化設(shè)計方法，擬定計算流程；4) 合理選擇設(shè)計變量初值；5) 編程計算，結(jié)果輸出（數(shù)據(jù)與圖形），結(jié)果分析。計算機輔助連桿機構(gòu)設(shè)計的基本過程為：(1) 由設(shè)計者制定設(shè)計任務(wù)，選定連桿機構(gòu)類型，建立設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，選擇算法并編制程序；(2) 由計算機完成數(shù)值計算、結(jié)果輸出（數(shù)據(jù)與圖形）和結(jié)果分析。下面以鉸鏈四桿機構(gòu)為例，說明其運動學(xué)優(yōu)化設(shè)計模型的建立方法。 (3) 目標函數(shù) 在設(shè)計空間的可行區(qū)域內(nèi)，每一點都對應(yīng)一個可行的設(shè)計方案，如何從許多可行的設(shè)計方案中選出最優(yōu)方案，需要一定的評價指標作為優(yōu)化設(shè)計的目標函數(shù)。在機器人機構(gòu)研究領(lǐng)域，常將運動副稱為關(guān)節(jié)。 多環(huán)閉鏈空間連桿機構(gòu) 6自由度并聯(lián)機器人機構(gòu) 4) 混合鏈空間連桿機構(gòu) ，它是含有局部閉鏈的開鏈連桿機構(gòu)。如果在各構(gòu)件上均固定一三維直角坐標系，則由坐標系之間的相對位置即可反映相應(yīng)兩構(gòu)件之間的位置關(guān)系。 描述空間兩坐標系之間的相對位置一般需要六個獨立參數(shù)，而DH矩陣中僅涉及四個獨立參數(shù)，這是由于DH坐標系特定選取的結(jié)果。 3) 動力學(xué)分析和機構(gòu)的平衡 前者研究如何建立機構(gòu)作用力與運動參數(shù)之間關(guān)系的動力學(xué)方程和求解算法，如由機構(gòu)的運動狀態(tài)和工作阻力求解輸入力矩和運動副反力及其變化規(guī)律，或由輸入力矩和工作阻力求解機構(gòu)的實際運動規(guī)律；后者研究如何通過合理調(diào)整構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量的分布，使整個機構(gòu)的慣性力系達到平衡或接近平衡。顯然該機構(gòu)的位置逆解有兩組。 對于含有球面副的的單環(huán)閉鏈空間連桿機構(gòu)，由于不便利用DH矩陣來建立封閉型矩陣方程式，因此常需與其他方法結(jié)合使用。 (3) 單環(huán)閉鏈空間連桿機構(gòu)的運動設(shè)計 空間連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題與平面連桿機構(gòu)類似，例如對于單環(huán)閉鏈空間連桿機構(gòu)，常要求其實現(xiàn)剛體導(dǎo)引、函數(shù)生成或軌跡生成；而對于開鏈機器人機構(gòu)和并聯(lián)機器人機構(gòu)，通常是以其執(zhí)行構(gòu)件具有較大的作業(yè)空間為設(shè)計要求
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