【正文】 平臺 (也稱作 StewartGough 平臺 )。早在1890~1894 年 ,Clerk 和 就進行了空間機構理論的研究 [19]。如并聯(lián)驅(qū)動機器人要比傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人具有較高的剛度和精度，較高的承載與強度之比，而且驅(qū)動方便．因此，各種形式的并聯(lián)機構在機器人中得到了應用．現(xiàn)有對并聯(lián)機構的研究大多數(shù)仍然集中在 6 自由度Gough（ stewart）機構上．不同的作者提出并分析了各種各樣的 6 自由度并聯(lián)機構．但是，許多工程的應用并不要求運動平 臺一定 要有 6 個完整的自由度．減少機構的自由度數(shù)將會降低機構的總體費用．在許多文獻中都論述了 3 自由度并聯(lián)機構．工作空間是機器人操作器的工作區(qū)域，它是衡量機器人性能的重要指標，但是對 3 自由度 RPS型并聯(lián)機構的工作空間的分析并不多．究其原因， RPS 型并聯(lián)機構只有 3 個獨立的自由度，即如果要求得工作空間．必須求出三個移動自由度的坐標．這就要求通過解以一個移動和兩個轉(zhuǎn)動的坐標作為獨立變量的方程來求解計算三個移動的變量．而這三個變量的方程是高度非線性的，勢必會給方程的求解帶來很大的困難（～般情況下是求數(shù)值解，解析解的工作 量復雜 較大），而且求出的三個移動變量的解也會不精確．本文對 3 自由度并聯(lián)機構的分析，使得求解工作空間的問題變得相對簡單而且可靠，便于應用。并聯(lián)機構的出現(xiàn)，不僅引起了世界各國的廣泛關注，而且被譽為 “機床結(jié)構的重大革命 ”，值得 制造業(yè)給予高度的重視。無論是對制造模式的宏觀研究，還是具體到工藝技術的微觀研究，都在不斷的推陳出新。 本文主要研究 3RPS 并聯(lián)機構，通過對其運動特點分析，位姿的正反解推導，及三維模型的建模與仿真，為以后的并聯(lián)機構設計與 應用打下基礎。 并聯(lián)機構的出現(xiàn) ，使得機器人的研究 、 機床的研究出現(xiàn)了新的熱點 ， 彌補了串聯(lián)機構的不足。 motion simulation. 第 IV 頁 目 錄 摘要 II ABSTRACT III 前 言 VII 第 1 章 緒論 1 課題研究的意義 1 并聯(lián)機構簡介 3 并聯(lián)機構的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3 少自由度機構介紹 7 少自由度的研究意義 7 少 自由度并聯(lián)機構的研究現(xiàn)狀 ............................................................... 8 本文主要研究內(nèi)容 9 第 2 章 并聯(lián)機構的組成原理及運動學分析 ................... 10 引言 10 并聯(lián)機構自由度分析 10 并聯(lián)機構的組成原理 11 并聯(lián)機構的研究內(nèi)容 12 運動學分析 13 工作空間分析 13 本章小結(jié) 14 第 3 章 3PRS 并聯(lián)機構位置分析 15 第 V 頁 引言 15 空間 3RPS 并聯(lián)機構 15 機構組成 15 3RPS 并聯(lián)平臺機構的位姿描述 .......................................................... 16 3RPS 并聯(lián)平臺機構位姿解耦 .............................................................. 21 3RPS 并聯(lián)平臺機構的位姿反解 22 3RPS 并聯(lián)平臺機構的位置正解 25 本章小結(jié)： 27 第 4 章 3RPS 并聯(lián)機構的工作空間分析 ..................... 28 引言 28 3RPS 并聯(lián)平臺機構的工作空間分析 .......................................................... 28 機構的運動學約束 28 3RPS 并聯(lián)機構工作空間邊界的確定 .................................................. 30 工作空間分析算例 31 工作空間體積的計算方法 32 本章小結(jié) 33 第 5 章 3RPS 并聯(lián)機構的仿真與應用 34 3RPS 并聯(lián)機構的的三維建模 34 ADAMS 軟件介紹 34 3RPS 并聯(lián)機構的建模 34 3RPS 并聯(lián)機構的運動仿真 36 3RPS 并聯(lián)機構的應用 37 本章小結(jié) 40 第 VI 頁 總結(jié)與體會 41 謝 辭 42 參考文獻 43 第 VII 頁 前 言 機構的發(fā)明與發(fā)展同人類的生產(chǎn) 、生活息息相關 ，它促進著生產(chǎn)力的發(fā)展 、 生產(chǎn)工具的改進和人類生活水平的不斷提高。 inverse position。 based driver Vice trip, hinge angle, rod size interference and other constraints set constraints, using the limit boundary search algorithm for searching for the 3PRS parallel mechanism of the working space, analysis of the sector space characteristics, and a working space of volume. Finally, based on ADAMS software platform, the establishment of the 3RPS parallel mechanism of threedimensional solid simplified model of 3RPS parallel mechanism of the movement is simulated. This study for the 3RPS parallel mechanism structure provides a reference design and application. Key word: 3PRS parallel mechanism。 analytic method derived by inverse position equations institutions。本文的研究為3RPS 并聯(lián)機構的結(jié)構設計與應用提供了參考。在對機構結(jié)構分析的基礎上，對機構的輸出位姿參數(shù)進行了解耦分析，得到了機構輸出參數(shù)間的解耦關系式；用解析法推導了機構的位置反 解方程；用數(shù)值法實現(xiàn)了機構的位置正解；依據(jù)驅(qū)動副行程、鉸鏈轉(zhuǎn)角、連桿尺寸干涉等限制因素確立約束條件，利用極限邊界搜索算法搜索了 3PRS 并聯(lián)機構的工作空間，分析了該機構工作空間的特點，并進行了工作空間體積計算。 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題 目： 空間 3RPS 并聯(lián)機構的運動分析與仿真 題目類型： 論文型 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械工程及自動化 年 級： 級 學 號： 學生姓名： 指導教 師： 日 期： 2021611 第 II 頁 摘要 3PRS 并聯(lián)機構是空間三自由度機構，該機構具有支鏈數(shù)目少、結(jié)構對稱、驅(qū)動器易于布置、承載能力大、易于實現(xiàn)動平臺大姿態(tài)角運動等特點，目前已在工程中得到成功應用。本文基于空間機構學理論，對 3RPS 并聯(lián)機構進行了相關的運動學分析。最后基于 ADAMS 軟件平臺，建立了 3RPS 并聯(lián)機構的三維實體簡化模型，對 3RPS 并聯(lián)機構的運動進行了仿真。 關鍵詞 ： 3PRS 并聯(lián)機構；位置正解；位置反解；工作空間；運動仿真 第 III 頁 ABSTRACT 3PRS parallel mechanism is a three degrees of freedom of space agencies, the agency has a small number of branchedchain, structural symmetry, the drive is easy layout, carrying capacity, easy to implement a large moving platform attitude angle motion and other characteristics, has been successfully applied in engineering . Based on the theory of space agencies, on the 3RPS parallel mechanism was related to kinematics analysis. In the analysis of the structure, based on the position and orientation of the body of the output parameters of the decoupling analysis, the decoupling of the output parameters of the relationship。 achieved by numerical methods body forward position。 forward position。 workspace 。從三國時期諸葛亮的 “木牛流 馬 ” 到捷克作家查培克筆下強壯的 “ R o b o t ” ，無不體現(xiàn)著人類對新技術、新機構的幻想與渴望 。 由于并聯(lián)機構結(jié)構剛度好 、承載能力大、位置精度高等優(yōu)點 ， 吸引了國內(nèi)外工程界與學術界的廣泛關注 ，幾十年來 ，人們對并聯(lián)機構的研究如 火如荼 ，不斷致力于新型并聯(lián)機構的研發(fā) 。 第 1 頁 第 1章 緒論 隨著科學技術的迅速發(fā)展，機械制造業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的變化：生產(chǎn)自動化與高精度、高質(zhì)量；經(jīng)營策略從大規(guī)模生產(chǎn)到敏捷制造；競爭范圍從國內(nèi)市場擴展到全球市場。而空間并聯(lián)機構在工業(yè)中的應用正是在這一時刻營運而生，她以所具有的剛度大、承載能力強、精度高、自重負荷小、動力性能好等一些列優(yōu)點，與目前廣泛應用的串聯(lián)式機構在應用上構成互補關系。 課題研究的意義 近年來，并聯(lián)機構在機器人領域的廣泛應用，以及在其他方面如雷達等領域的應用．使得并聯(lián)機構日益被人們所認知。 第 2 頁 在并聯(lián)機床的研究上，并聯(lián)機構是并聯(lián)機床的理論和結(jié)構基礎。 Gough于 1948 年最先提出平臺式并聯(lián)機構 ,用于輪胎測試 ,并于 1962 年與 Whitehall 一起設計了由六個并行線性支鏈支撐兩個平臺的輪胎測試機 。 1978 年 ,Hunt 建議將 Stewart 平臺用做機器人 ,并指出由于該機構同串連機構相比所具有的精度高、剛度高的優(yōu)勢 ,非常值得在機器人領域展開深入研究 ,這可以看作并聯(lián)機構 ,特別是 Stewart 平臺在機器人領域的研究起點。 20 世紀 80 年代 ,人們對并聯(lián)機構的應用研究主要放在各種并聯(lián)機械手、機器人上 ,這期間出現(xiàn)了 DELTA 和 HEXA 并聯(lián)機構 ,兩者在 90 年代中后期都已經(jīng)成功地進行了商品化 ,瑞士 DEMAURREX 的 DELTA 機器人 (如圖 所示 ) 到 2021 年底