并聯機器人設計論(編輯修改稿)
2025-07-11 20:48 本頁面
【文章內容簡介】 何方向（位姿）到達的點的集合。 定向工作空間（ Constant workplace）：動平臺在固定位姿時執(zhí)行器端點可以到達的點的集合。 最大工作空間（ Maximal workplace）：動平臺執(zhí)行器端點可到達的點的最大集合，并考慮其具體位姿。 完全工作空間和定向工作空間都是最大工作空間的子集 . 另外，工作空間是并聯機構的重要特性，影響它的大小和形狀的因素主要有以下三個： ① 桿長的限制，桿件長度的變化是受到其結 構限制的，每一桿件的長度必須小于最大桿長，大于最小桿長。 ② 轉動副轉角的限制，各種鉸鏈，包括球鉸接和萬向鉸接的轉角都受到結構研制的，每一鉸鏈的轉角都應小于最大轉角。 ③ 桿件的尺寸干涉，連接動平臺和固定平臺的桿件都具有幾何尺寸，因此各桿件之間在運動過程中可能發(fā)生相互干涉。設桿件是直徑為 D 的圓柱體，兩相鄰桿件軸線之間的距離為 Di,則 Di＞ D。 1． 5 設計 簡介與設計要求 本設計是在 3RPS 并聯機構的內部設置一種平衡機，以使得上平臺運動到任何位置時，電動推桿上的推力基本相等，給電機的控制創(chuàng)造條件。該 平衡機的結構形式應能適應機構的工作空間。 本設計涉及到機構學、機械傳動、電力拖動與控制等方面。通過設計工作的訓練，可有效提高畢業(yè)生工程實踐能力。 3RPS 并聯機構的運動范圍為：俯仰177。 20176。，傾側177。 20176。，升降 300 ㎜，載荷 。平衡機要求能抵消總載荷的 70%。 1． 6 主要的研究方法和內容 首先研究電機的機械性能，對 3RPS 并聯機器人進行運動學描述和受力分析；然后著重研究如何實現機器的平衡問題，進行專用平衡機總體設計，并在此基礎上作詳細的計算與分析。 1． 了解并聯機構，對已有的 3RPS 并聯機器人的工作空間進行分析； 2． 分析平衡力矩圖，探討平衡方案，選擇平衡機的安裝位置，進行平衡能力計算； 3． 關鍵零部件的設計與計算。 第二章 平衡機的概念與作用機理 在傳統的火箭發(fā)射裝置中，由于其所承載的重量十分沉重，所以在設計其方向機和回轉機的時候需要考慮平衡承載力矩。由此，平衡機被提出，用來平衡起落部分的重量對耳軸產生的重力矩。這在傳統的火箭發(fā)射裝置上比較易于實現，但在新提出的3RPS 并聯機器人中， 為了避免上平臺越過其極限位置和 RPS 連桿在伸縮時承受到太大的重力矩。需要在 上下平臺間設計一個平衡機，在上下平臺間提供一個推力或拉力，從而提供對 RPS 連桿的平衡力矩，用以平衡伸縮時對連桿的重力矩，這 就需要重新考慮其平衡機的設計了。 平衡機的作用就是對起落部分提供一個力（推力或拉力），此力對鉸接點之矩稱為平衡力矩，它與俯仰部分的重力矩大小相近，方向相反， 以此來減小驅動 RPS 連桿的電機產生的力，同時消除撞擊現象。 對平衡機的要求 對平衡機的主要要求是平衡性要好。由于重力矩是隨俯仰角的大小而變化的，所以平衡機提供的平衡力矩也應作相應的變化。這樣才能使平衡機的平衡性能好，保證仰角 時輕便，俯角時平穩(wěn)。此外，對平衡機的要求還有結構要簡單，重量要輕，工作可靠，拆裝方便，制造容易等。 平衡機的分類 平衡機按平衡力的方向來分，可以分為推式和拉式兩種。對于推式平衡機，平衡機對俯仰部分的推力作用在鉸接點的前方。對于拉式平衡機，當其拉力作用在鉸接點前方時稱為上拉式，當其拉力作用在鉸接點后方時稱為下拉式。推式平衡機結構簡單，布置容易，但配置位置較暴露，易受損傷，一般用在最大仰角小于 60176。的裝置上。下拉式平衡機配置較隱蔽，結構緊湊，但不易布置，一般用于仰角大于 60176。的裝置上。 平衡機按彈性元件 種類分，有彈簧式和氣壓式。彈簧式平衡機又分為圓柱螺旋彈簧式和扭力式。螺旋彈
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