【正文】 21 世紀(jì)的機(jī)床”，它在國內(nèi)外已 經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。Giddlingsamp。 圖 11 著名的 Stewart平臺(tái)機(jī)構(gòu) 圖 12 基于 Stewart平臺(tái)的飛行模擬器 圖 13多媒體全真動(dòng)態(tài)駕駛模擬器 虛擬軸數(shù)控并聯(lián)機(jī)床 :虛擬軸六自由度數(shù)控機(jī)床是并聯(lián)機(jī)器人在制造業(yè)中的一個(gè)重要應(yīng)用。國際上有很多公司研制并聯(lián)機(jī)構(gòu)的飛行模擬器，如 Frasca 國際公司研制的 MBB B0105 型綜合飛行訓(xùn)練裝置，就是采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)主體。 飛行模擬器 :把并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)應(yīng)用為飛行模擬器，是并聯(lián)機(jī)器人較早的應(yīng)用。歐洲同步加速器輻射研究所研制的一臺(tái)并聯(lián)機(jī)器人，它能夠在邊長 4分米的立方體工作空間內(nèi)以 l mm 的精度放置 500 kg 的載荷。 并聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)、發(fā)展過程、現(xiàn)狀 并聯(lián)機(jī)器人與串聯(lián)機(jī)器人相比具有一些獨(dú)特的性能，如剛度高、承載能 力高、速度高、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在機(jī)架上而使活動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量輕，它早已引起了國際上長期的關(guān)注，并給北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 予了大量的研究。 (5)并聯(lián)機(jī)器人的工作空間較小 。 (3)沒有累積誤差，其精度較高 。與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人的主要特點(diǎn)為 : (1)驅(qū)動(dòng)裝置可以安放在或接近機(jī)架的位置 。如果要移動(dòng)一個(gè)很重的箱子，人們習(xí)慣用兩個(gè)手臂同時(shí)工作，這種幾個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈并行工作的概念應(yīng)用到機(jī)器人上就產(chǎn)生了另一類機(jī)器人 — 并聯(lián)機(jī)器人。 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展這種夢想最終成為了現(xiàn)實(shí)。 l920年捷克作家查培克所著的《萬能機(jī)器人》一書中一個(gè)強(qiáng)壯的機(jī)器人名隊(duì) Robot，幫人干了許多體力勞動(dòng)。在中國，三國時(shí)期的諸葛亮就發(fā)明了“木牛流馬”，已能行走爬山，用來運(yùn)送糧草支援戰(zhàn)爭。早在 15 世紀(jì)霍美羅斯著的《伊利亞》一書中，就出現(xiàn)了“機(jī)器人”。從機(jī)械的角度看，蒸汽 機(jī)是應(yīng)用了一個(gè)滑塊曲柄機(jī)構(gòu)，將往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，僅僅這一種變化的運(yùn)動(dòng)模式．就給生產(chǎn)力以巨大的推動(dòng)。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?？臻g模型是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的有效途徑，因此本論文的研 究對設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)和開發(fā)這些并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件有著重要的科學(xué)意義和明顯的應(yīng)用價(jià)值。并聯(lián)機(jī)器人由于結(jié)構(gòu)的限制不容易實(shí)現(xiàn)靈活工作空間，針對這一特性，文中提出了并聯(lián)機(jī)器人的靈活度和靈活空間等性能指標(biāo)的概念。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 I 摘 要 機(jī)器人尤其是并聯(lián)機(jī)器人的設(shè)計(jì)是機(jī)器人領(lǐng)域復(fù)雜而困難的課題。 本論文建立了并聯(lián)機(jī)器人的物理模型，詳盡探討了機(jī)器人的工作空間，給出了可達(dá)工作空間的計(jì)算方法 ， 并通過對工作空間的位置分析和運(yùn)動(dòng)分析，得出了最佳的連桿長度和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間的關(guān)系。 最后本文系統(tǒng)的論述了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用和硬件電路的設(shè)計(jì)，并給出了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制程序。 關(guān)鍵詞 ：物理模型 硬件電路 并聯(lián)機(jī)器人 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 II Abstract The design of manipulators, especially the parallel manipulators, is one of the challenging problems in the robotic field. In this thesis, the physical models of the solution space for some parallel manipulators are planar parallel manipulators. The thesis studies the workspaces of the parallel manipulators in detail . The numerical methods for calculating the workspaces are presented through the work space and the location analysis and motion analysis. The concepts of agility and the agile workspace for parallel manipulators are proposed and defined. The physical models of the solution space propose a useful approach for the puteraided design of robotic mechanisms, the results and the techniques obtained by this thesis are very useful for the design of the parallel robotic mechanisms and the development of CAD software. Key words: Physical Model Hardware circuit Parallel manipulator 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1 目 錄 摘 要 ............................................ I ABSTRACT ......................................... II 目 錄 ............................................ 1 第 1 章 緒論 ....................................... 4 概述 ........................................................................................................... 4 并聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)、發(fā)展過程、現(xiàn)狀 ................................................ 4 并聯(lián)機(jī)器人綜合的研究現(xiàn)狀 ................................................................. 7 論文選題的意義 ...................................................................................... 8 第 2 章 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)及性能分析 .................. 10 機(jī)器人系統(tǒng)自由度的分析 .................................................................. 10 機(jī)器人機(jī)構(gòu)性能分析 ........................................................................... 10 機(jī)器人機(jī)構(gòu)描述 ...................................................................................................... 10 位置分析 ................................................................................................................ 11 性能評價(jià)指標(biāo) ........................................................................................................ 12 尺寸設(shè)計(jì) ............................................................................................... 14 最佳極位夾角的確定 ............................................................................................ 14 最佳連桿長度的確定 ............................................................................................ 15 其他參數(shù)的確定及尺寸設(shè)計(jì)結(jié)果 ........................................................................ 16 并聯(lián)機(jī)構(gòu)活動(dòng)空間及連桿尺寸的確定 ................................................................... 16 并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真概述 .................................................................. 16 小結(jié) ........................................................................................................ 17 第 3 章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇及一級減速齒輪副的選擇 .... 18 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) ................................................................................... 18 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 ........................................................................... 19 步進(jìn)電機(jī)的控制 ................................................................................... 19 一級減速齒輪副的選擇 ...................................................................... 20 小結(jié) ........................................................................................................ 21 第 4 章 機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................... 21 單片機(jī)概述 ........................................................................................... 21 單片機(jī)的發(fā)展情況 ................................................................................................ 22 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) ........................................................................................................ 22 單片機(jī)的應(yīng)用 ...................................................................................................... 22 芯片的選取原則和片腳結(jié)構(gòu) .............................................................. 23 .......................................................................................................... 23 系列單片機(jī) 8031 ........................................................................................ 23 .............................................................................................................. 24 八譯碼器 ........................................................................................................ 24 .....................................................................