并联机器人动力学

具有远程运动中心的柔顺并联机构设计理论与分析

摘要：柔顺并联机构广泛应用于机器人领域，其具有高精度、高稳定性、高柔韧性等优点。本文针对具有远程运动中心的柔顺并联机构进行了设计理论与分析，旨在提高机构的运动精度和柔韧性，为机器人设计和应用提供参考。

关键词：柔顺并联机构；远程运动中心；设计理论；分析；机器人

1. 引言

柔顺并联机构是一种由多个柔性连接件组成的机构，具有良好的运动柔顺性和应变适应性。然而，在柔顺并联机构的设计过程中，常常需要考虑其运动中心与工作负载的相对位置关系。本文研究了具有远程运动中心的柔顺并联机构的设计理论与分析，以提高机构的运动精度和柔韧性。

2. 设计理论

2.1 远程运动中心的定义

远程运动中心是指机构工作负载的运动中心与机构自身的运动中心不重合的情况。远程运动中心的存在会影响机构的运动精度和柔韧性。

2.2 远程运动中心的影响因素 远程运动中心的影响因素包括工作负载的质量、机构结构的刚度、柔性连接件的刚度等。这些因素决定了机构在载荷作用下的变形程度和运动精度。

3. 分析方法

3.1 运动学分析

通过建立机构的运动学模型，分析机构的运动学特性，包括位姿解算、速度解算和加速度解算等。通过分析远程运动中心对机构运动学性能的影响，优化机构设计，提高运动精度。

3.2 动力学分析

通过建立机构的动力学模型，分析机构的动力学特性，包括力学特性和动力学性能等。通过分析远程运动中心对机构动力学性能的影响，优化机构设计，提高柔韧性。

4. 实例分析

以柔性手臂机器人为例，采用远程运动中心的设计理论与分析方法进行实例分析。通过仿真实验和实际测试，验证了远程运动中心对机构运动精度和柔韧性的影响。

5. 结论

本文提出了具有远程运动中心的柔顺并联机构的设计理论与分析方法，并通过实例分析验证了该方法的有效性。该方法可为机器人设计和应用提供参考，实现更高精度和更高柔韧性的机构设计。

。

务ｌ　匐　化　

Ｄｅｌｔａ并联机器人运动学与动力学仿真分析　

Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｅｌｔａ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｒｏｂｏｔ　

宫赤坤，熊吉光，黄成林　

ＧＯＮＧ　Ｃｈｉ－ｋｕｎ，ＸＩｏＮＧ　Ｊｉ—ｇｕａｎｇ，ＨＵＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇ—ｌｉｎ　

（上海理工大学机械工程学院，上海２０００９３）　摘　要：本文以Ｄｅｌｔａ并联机器人为研究对象，用Ｍａｔｌａｂ计算出运动轨迹，运用ＰＰｏ／Ｅ软件建立其样机　模型，导人到ＡＤＡＭＳ软件中，添加约束驱动等，进行运动学和动力学仿真分析，所得结果与　理论计算结果一致，为Ｄｅｌｔａ并联机器人的设计、优化和运动控制提供参考依据。　关键词：Ｄｅｌｔａ并联机器人；ＡＤＡＭＳ；轨迹规划　中图分类号：ＴＨ２７３　文献标识码：Ａ　文章编号：１　００９—０１　３４（２０１　３）０３（上）一０００５—０４　Ｄｏｉ：１　Ｏ．３９６９／Ｊ．Ｉｓｓｎ．１００９－０１　３４．２０１　３．ｏ３Ｃ上）．０２　

０引言　

并联机器人是一类全新的机器人，它具有刚　

度大、承载能力强、精度高、自重负荷比小、动　力性能好等一系列优点，Ｄｅｌｔａ并联机器人ｕ　是　

最典型的空间三自由度移动的并联机构，Ｄｅｌｔａ机　

构整体结构简单、紧凑，驱动部分均布于固定平　

台，这些特点使它具有良好的运动学和动力学特　性。采用虚拟样机技术口】，利用软件建立机械系统　

的三维实体模型和力学模型，分析和评估系统的　

性能，从而为物理样机的设计和制造提供参数依　

据…。这样能够缩短研发周期，尽量降低成本，避　

免不必要的损失。Ｐｒｏ／Ｅ具有强大的三维模型设计　功能，ＡＤＡＭＳ是专门进行运动学和动力学分析的　

软件，二者具有很好的兼容性。在Ｐｒｏ／Ｅ中设计好　

的三维装配模型可以导入ＡＤＡＭＳ里进行运动学和　

动力学的仿真分析，采用Ｐｒｏ／Ｅ和ＡＤＡＭＳ软件对　

Ｄｅｌｔａ并联机器人的虚拟设计及其仿真进行研究，　

第２６卷第２期　２０１３年４月　振　动　工　程　学　报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２６　ＮＯ．２　Ａｐｒ．２０１３　

平面３－ＲＲＲ柔性并联机器人动力学建模与分析　

张清华，张宪民　

（华南理工大学广东省精密装备与制造技术重点实验室，广东广州５１０６４０）　

摘要：轻型、高速、高精度柔性并联机器人在诸如电子装配、精密加工与测量、航空航天领域有着巨大的应用前景。　研究了一类平面３－ＲＲＲ柔性并联机器人。采用有限元法对柔性杆进行离散，运用浮动坐标系，拉格朗日方程以及　虚功原理，建立了平面３－ＲＲＲ柔性并联机器人的刚一弹耦合非线性动力学方程。该方程考虑了各关节和动平台的　集中质量和集中转动惯量。详细研究了弹性运动坐标和刚体运动坐标约束关系。通过基于小变形假设的数值仿　真计算，并和简化ＫＥＤ方法进行比较，结果表明系统刚体运动的科氏力和离心力以及变换矩阵的时变性对系统动　力学特性有着至关重要的影响。　

关键词：并联机器人；弹性动力学；刚一弹耦合；ＫＥＤ方法　中图分类号：ＴＨｕ３．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—４５２３（２０１３）０２—０２３９－０７　

引　言　

为了节约能源，提高工业生产率，轻型、高速、高　

加速度、高精度柔性并联机器人在许多领域得到广　

泛地应用。柔性并联机器人在诸如电子装配、精密　加工与测量、航空航天领域拥有巨大的市场潜力，因　

此开展柔性并联机器人的研究具有十分重要的意　义。　最近几十年，各国学者广泛开展了对并联机器　人的研究　］。１９６５年，英国高级工程师Ｓｔｅｗａｒｔ提　

出了一种６自由度并联机构一Ｓｔｅｗａｒｔ平台［２］，该平　

台后来被用于飞行模拟实验。随后出现了一大批并　联机器人产品，其中最具代表性的是瑞士洛桑学院　的Ｃｌａｖｅｌ在１９８８年开发的Ｄｅｌｔａ机器人［１］。历经　

几十年的发展，刚性并联机器人的研究已取得了大　

量成果。然而柔性并联机器人作为一种新型的、刚一　

序号科研热词推荐指数序号科研热词1柔性并联机器人91柔性并联机器人2并联机器人42运动学数据采集3动力学43线尺传感器4仿真44有限元5建模35动力学响应6转换矩阵26动力学分析7误差27位移误差8机器人28optotrak9弹性振动29转动刚度10并联柔性机器人210柔性铰链11并联机构211有限元分析12尺度设计213固有频率214动应力215动力学分析216加速度217作业空间218ked方法219ansys220adams221高速122静刚度123运动约束条件124运动微分方程125运动学耦合126运动学仿真127运动学128跟踪预测129误差补偿130解耦131虚拟上程试验室132耦合133系统方程134灵敏度135柔索驱动并联机器人(wdpr)136柔性铰链137柔性连杆138柔性139有限元方法140支链静刚度矩阵141接口技术142振动特性143微分法144弹性变形145弹性动力学模型146并联构型装备147并联机床148并联微动机器人149射电望远镜150实验系统151大射电望远镜(lt)152多柔体系统12008年2009年53多柔体动力学154坐标变换155参量156协同157半解析建模158动力约束条件159动力学特性160动力学建模161刚柔耦合162刚度163内力164全柔性机构165人工神经元网络(ann)166串并联机器人167三维机动目标168samcef软件169rayleigh阻尼170l-m算法171cusnuc21001