【正文】 桿桿長(zhǎng)，兩原動(dòng)件相位角為和，角速度為和，角加速為和。最后確定各值如圖33。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(xiàn)20mm。同理在水平軸上取一點(diǎn)為圓心做半徑為L(zhǎng)3，L4的同心圓，使圓4距AB邊20mm。以O(shè)為端點(diǎn)建立水平軸，以O(shè)為圓心，以L(fǎng)1和L2為（目前均未知）半徑畫(huà)同心圓，其中圓2過(guò)BC中點(diǎn)。作圖過(guò)程中，需要考慮桿會(huì)干涉的點(diǎn)）。已知五桿桿長(zhǎng)AB、BC、CD、DE、EA分別為L(zhǎng)LLLL5在五連桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，欲求出點(diǎn) C的運(yùn)動(dòng)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(duì)4桿進(jìn)行研究， L1的工作空間是半徑為L(zhǎng)1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L(zhǎng)3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。機(jī)構(gòu)整體自由度為2，符合要求。 連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，工作機(jī)構(gòu)位于中間三角形部分，為滿(mǎn)足工作條件，需要L1，L4兩個(gè)桿件主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即可控制工作機(jī)構(gòu)在所需空間運(yùn)動(dòng)。 ，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。，可有效地消除鉸鏈間隙，提高動(dòng)平臺(tái)的工作性能。主動(dòng)連桿由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。主動(dòng)連桿有兩根，安裝在連桿安裝座上。該機(jī)構(gòu)中有兩根桿是平行四邊形桿，用以保證平面的運(yùn)動(dòng)形式。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(tái)與作兩自由度平移運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)兩條運(yùn)動(dòng)支鏈鏈接并形成一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)。第5部通過(guò)以Ansys，對(duì)主要機(jī)構(gòu)，即連桿機(jī)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行分析驗(yàn)證。最后設(shè)計(jì)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)，并使用Pro/E模擬仿真。第2部分介紹了兩自由度平移運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，并對(duì)它的自由度進(jìn)行了理論證明和仿真驗(yàn)證，確定機(jī)構(gòu)的執(zhí)行方案及機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，為具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。最后對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真，驗(yàn)證并聯(lián)機(jī)器人的工作空間和運(yùn)動(dòng)情況。本課題的預(yù)期目標(biāo)是首先對(duì)兩自由度平移運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)進(jìn)行理論上的證明和仿真驗(yàn)證。但有些少自由度機(jī)構(gòu)的許多結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等辦面的性質(zhì)尚未被認(rèn)識(shí)，目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的空間機(jī)構(gòu)綜臺(tái)與組成原理上不成熟，仍存在許多及待解決的問(wèn)題。 平面2自由度驅(qū)動(dòng)冗余樣機(jī) 汽車(chē)變速器球面機(jī)器人機(jī)構(gòu)是一種各轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)相交于一點(diǎn)的空間機(jī)構(gòu)，由于制造相對(duì)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，特別適用于空間姿態(tài)變化的地方，因而球面機(jī)構(gòu)在工業(yè)上得到了比較廣泛的應(yīng)用，如廣泛使用的萬(wàn)向節(jié)就是最典型的球面四桿機(jī)構(gòu)，大多數(shù)實(shí)用的機(jī)器人的手腕就是一個(gè)球面三桿開(kāi)鏈機(jī)構(gòu)。許多學(xué)者研究了少自由度機(jī)構(gòu)，有兩轉(zhuǎn)動(dòng)一平動(dòng)、三轉(zhuǎn)動(dòng)兩平動(dòng)、兩轉(zhuǎn)動(dòng)兩平動(dòng)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(dòng)冗余并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)，通過(guò)增加一個(gè)串聯(lián)分支同時(shí)增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建了平面2自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)機(jī)器人，這種驅(qū)動(dòng)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(dòng)奇異而改善機(jī)構(gòu)的靈巧性，同時(shí)減小了原非驅(qū)動(dòng)冗余機(jī)構(gòu)的理論可達(dá)工作空間。由于多自由度的機(jī)器人存在建模困難、運(yùn)動(dòng)耦合和對(duì)元件精度要求高等不足，而且在許多情況下用戶(hù)并不需要六自由度機(jī)械手，低于六自由度即可滿(mǎn)足實(shí)際要求。但是目前仍然存在著工作空間較小、運(yùn)動(dòng)范圍有限的缺點(diǎn)?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的操作性能和運(yùn)行速度的要求不斷提高，實(shí)際工程應(yīng)用的要求促使人們?nèi)パ芯烤哂袆偠群?、運(yùn)行速度快負(fù)載能力強(qiáng)的新型機(jī)器人 。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(lái)越重要。由于機(jī)器人在生產(chǎn)、生活等方面的廣泛應(yīng)用，對(duì)機(jī)器人的控制研究一直是該領(lǐng)域?qū)＜业难芯恐攸c(diǎn)。一些學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的研究并建立了相應(yīng)的精度分析模型。目前，主要的研究工作有以下幾個(gè)方面：。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(cè)量、建模仿真等科技。大致說(shuō)來(lái)，60年代曾用來(lái)開(kāi)發(fā)飛行模擬器，70年代提出并聯(lián)機(jī)械手的概念 ，80年代末期開(kāi)始研制并聯(lián)機(jī)器人機(jī)床，90年代利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)起重機(jī)。在國(guó)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(guó)第一臺(tái)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(guó)第一部關(guān)于并聯(lián)機(jī)器人理論及技術(shù)的專(zhuān)著。自1978年Hunt提出并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)模型以來(lái),并聯(lián)機(jī)器人的研究受到許多學(xué)者的關(guān)注，美國(guó)、日本先后有Rooney Ficher、Duffy Sugimoto等一批學(xué)者從事研究；英國(guó)、德國(guó)、俄羅斯等一批歐洲國(guó)家也在研究Ficher對(duì)六自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)理論、基本結(jié)構(gòu)及其奇異性等。我國(guó)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(kāi)發(fā)期，90年代的實(shí)用化期。 并聯(lián)娛樂(lè)裝置 Pollard并聯(lián)機(jī)構(gòu) Gough并聯(lián)機(jī)構(gòu) Stewart 并聯(lián)機(jī)構(gòu)近幾十年來(lái)，德國(guó)、意大利、法國(guó)及英國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較快。并聯(lián)機(jī)器人的出現(xiàn)可以追溯至20世紀(jì)30年代。目前，國(guó)際學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)研究和開(kāi)發(fā)并聯(lián)機(jī)床非常重視，對(duì)這種新型數(shù)控裝備的工程應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力極為樂(lè)觀(guān)，紛紛投入人量人力和物力竟相開(kāi)發(fā)，并從20世紀(jì)90年代初以來(lái)相繼推出多種結(jié)構(gòu)相似而名稱(chēng)各異的產(chǎn)品化樣機(jī)。從機(jī)構(gòu)學(xué)上看，并聯(lián)機(jī)器人具有運(yùn)動(dòng)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(dòng)平臺(tái)。但傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人存在關(guān)節(jié)誤差累積效應(yīng)、末端執(zhí)行器剛度較低和負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力有限等問(wèn)題，這都限制了串聯(lián)機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的性能。最初人們應(yīng)用開(kāi)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(dòng)空間以及靈活機(jī)動(dòng)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(dòng)時(shí)容易振動(dòng)，且精確定位能力也不理想；后來(lái)人們觀(guān)察生物世界，發(fā)現(xiàn)動(dòng)物肢體由多個(gè)并行的腿支撐，負(fù)載時(shí)平穩(wěn)，人類(lèi)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(shū)寫(xiě)這樣的精細(xì)工作，人類(lèi)從中受到啟迪，開(kāi)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(mǎn)足人們生活?yuàn)蕵?lè)的需要[1]。機(jī)器人(Robot)的研究是由仿生學(xué)、機(jī)械工程學(xué)和控制工程學(xué)等多學(xué)科相互融合而形成的一門(mén)綜合性學(xué)科，它代表了機(jī)電一體化的最高成就，所研究的機(jī)器人是一種能夠代替人從事多類(lèi)工作的高度靈活的自動(dòng)化機(jī)械，而機(jī)器人技術(shù)研究的一個(gè)主要目的就是使其能夠代替人勞動(dòng)，能夠靈活自如地完成人所能完成的和難以勝任的工作。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該說(shuō)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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響的一門(mén)科學(xué)技術(shù)。 structural design。 parallel robot。關(guān)鍵詞：二自由度；并聯(lián)機(jī)器人；仿真；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；Pro/E2DOF robot structure design and simulationAbstractParallel robot has a series of advantages of the robot does not have to form a plementary relationship between the application and the series robot. The 2DOF parallel robot is an important part of the family of parallel robots. The structure is simple, convenient and cost control and low, with significant potential applications and the development value. In this thesis, a new 2 DOF translational motion parallel mechanism, the analogous mechanism for class five institutions, parallelogram frame structure, which can effectively eliminate the hinge gap and improve the performance of the moving platform, while resistance to cutting subvert the torque capacity.The working space of the 2DOF planar mechanism, the use of plane geometry to obtain the length of the connecting rod, and the Pro/E software simulation test, and software simulation to optimize the connecting rod length, excluding the singular point, while the size of the rational design of mechanical structure, plete the structural design. And important equipment and key parts of the engineering drawings using AutoCAD software, using ANSYS software to analyze the mechanical properties of the core parts.The 2DOF parallel robot to the Pro/E platform, the establishment of the 2DOF of translational motion parallel robot simulation model to verify the organization39。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。對(duì)該二自由度并聯(lián)機(jī)器人，以Pro/E為平臺(tái)，建立兩自由度平移運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真模型，驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)的實(shí)際工作空間和運(yùn)動(dòng)情況。本論文研究了一種新型二自由度平移運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)采用類(lèi)五桿機(jī)構(gòu)，平行四邊形剛架結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可有效地消除鉸鏈間隙，提高動(dòng)平臺(tái)的工作性能，同時(shí)有抵抗切削顛覆力矩的能力。二自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真學(xué) 院：專(zhuān) 業(yè)：姓 名：指導(dǎo)老師：機(jī)械與車(chē)輛學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué) 號(hào)：職 稱(chēng)：教授二自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真摘 要并聯(lián)機(jī)器人有著串聯(lián)機(jī)器人所不具有的優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用上與串聯(lián)機(jī)器人形成互補(bǔ)關(guān)系。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(jiǎn)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(kāi)發(fā)價(jià)值。根據(jù)該二自由度平面機(jī)構(gòu)的工作空間，利用平面幾何的方法求得連桿的長(zhǎng)度，并通過(guò)Pro/E軟件進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，并通過(guò)軟件仿真的方式，優(yōu)化連桿長(zhǎng)度，排除奇異點(diǎn)，同時(shí)合理設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的尺寸，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后指出了本機(jī)構(gòu)的在實(shí)際中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的二自由度機(jī)器人性能良好、工作靈活，很好地滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，并已具備了一定的實(shí)用性。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。 simulation。 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(dòng)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(jiǎn)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(dòng)態(tài)仿真 23 23 23 24 24 256基于A(yíng)utoCAD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A(yíng)nsys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(mén)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