Delta并联机器人的机构设计1

总723期第二十五期2020年9月河南科技Henan Science and TechnologyDelta并联机器人本体尺寸及结构参数优化设计研究张萌（辽宁装备制造职业技术学院机械工程系，辽宁沈阳110161）摘要：本文主要对Delta并联机器人本体尺寸及结构参数优化设计进行分析，在尺寸参数优化的基础上运用机器人学、多体动力学和结构拓扑优化方法进行综合分析，对机器人本体结构进行轻量化设计，以最大工作空间为优化目标，把工作空间内的全域工作灵活性作为约束条件，采用随机搜索的方法求解到最优结构参数。

关键词：Delta机器人；结构设计；参数优化中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）25-0027-02 Research on the Optimal Design of Body Size and StructuralParameters of Delta Parallel RobotZHANG Meng（Department of Mechanical Engineering,Liaoning Equipment ManufacturingVocational and Technical College，Shenyang Liaoning110161）Abstract:This paper mainly analyzed the size and structural parameter optimization design of delta parallel robot. On the basis of size parameter optimization,it used robotics,multi-body dynamics and structural topology optimiza⁃tion methods to carry out a comprehensive analysis.The lightweight design of the robot body structure was carried out with the maximum working space as the optimization objective and the global working flexibility in the workspace as the constraint the optimal structural parameters were obtained by random search.Keywords:Delta robot；structure design；parameter optimizationDelta机器人是一种具有3个平动自由度的高速并联机器人［1］，也是目前商业应用最成功的并联机器人之一。

摘要随着机器人技术的快速发展，并联机械手的应用领域越来越广，已成为当今机器人领域新的研究热点。

针对并联机械手机构比传统串联机械手更复杂的问题，本文以一种轻型高速的三自由度Delta并联机械手为例，在完成其运动学的基础上，对并联机械手进行了建模以及装配。

首先，本文介绍了三自由度并联机械手机构的工作原理，并对其进行了运动学分析。

其中，对机构的自由度进行的计算，采用几何法求得了其运动学正解以及其运动学逆解。

其次，对机构进行了速度模型及雅克比矩阵的分析。

实现了solidworks对机构的零部件与装配图三维建模。

最后，通过个零部件的配合，实现了三自由度并联机械手的装配。

关键词：并联机械手；三自由度；3D建模ABSTRACTWith the rapid development of robot technology, parallel manipulator used more and more widely, has become the hot spot in the field of new robots today. In view of the parallel manipulator mechanism more complex than the traditional serial manipulator problem, based on a lightweight high-speed three degree of freedom parallel manipulator as an example, the Delta at the completion of its kinematics, on the basis of the parallel manipulator has carried on the modeling and assembly.First, this paper introduces the working principle of three degrees of freedom parallel manipulator mechanism, and carries on the kinematics analysis. Among them, the institution of degree of freedom for the calculation of geometric method is used to obtain the positive kinematics solution and its inverse kinematics solution. Second, the institutions for the velocity model and the Jacobi matrix analysis. Implements the solidworks for spare parts and assembly drawing 3 d modeling of the organization. Finally, by a spare parts, implements the three degree of freedom parallel manipulator assembly.Keywords: Parallel manipulator；Three degrees of freedom；3D modeling目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题目的及意义 (1)1.3 课题研究内容 (1)第2章并联机械手的概述 (3)2.1 关于并联机械手 (3)2.1.1 并联机械手的定义与特点 (3)2.1.2 并联机械手的研究现状 (4)2.2 并联机械手的工业应用 (6)2.3 本章小结 (6)第3章三自由度并联机械手的运动学分析 (7)3.1 机构简介 (7)3.2 自由度分析 (7)3.3 运动学分析 (8)3.3.1 运动学逆解 (9)3.3.2 运动学正解 (9)3.3.3 速度模型及雅克比矩阵 (11)3.4 本章小结 (12)第4章delta机器人的结构设计.. ..... ..... ..... ..... ..... (14)4.1 delta机器人的总体结构设计 (14)4.2 上顶板 (14)4.3 电机座设计 (15)4.4 电机选取 (16)4.5 减速器选择与设计 (17)4.6 轴承校核 (18)4.7 本章小结 (19)第5章并联机械手的建模与装配 (21)5.1 三维建模软件solidworks简介 (21)5.2 并联机械手的三维建模 (21)5.3 并联机械手零件实体造型 (21)5.4 并联机械手装配 (22)5.5本章小结 (24)总结.....................................................................................,. (25)参考文献 (26)致谢 (27)第1章引言1.1课题背景翻开整个人类的历史，就会发现这是一部不断认识世界、改造世界的发展历史，一部伴随生产工具不断提高的生产力进步史。

delta型并联机器人运动学正解几何解法Delta型并联机器人是一种高速、高精度的机器人，广泛应用于工业生产线上的自动化生产。

在机器人的运动学中，正解几何解法是一种常用的方法，可以用来计算机器人的末端执行器的位置和姿态。

本文将介绍Delta型并联机器人运动学正解几何解法的原理和应用。

Delta型并联机器人由三个平行的臂构成，每个臂上都有一个关节，臂与臂之间通过球形关节连接。

机器人的末端执行器位于三个臂的交点处，可以在三个平面内自由移动。

Delta型并联机器人的运动学正解几何解法是通过计算机器人的三个臂的长度和末端执行器的位置和姿态来确定机器人的运动状态。

Delta型并联机器人的运动学正解几何解法可以分为两个步骤。

第一步是计算机器人的三个臂的长度，这可以通过测量机器人的关节角度和臂的长度来实现。

第二步是计算机器人的末端执行器的位置和姿态，这可以通过三角函数和向量运算来实现。

在计算机器人的末端执行器的位置和姿态时，需要使用三角函数来计算机器人的关节角度和末端执行器的位置。

同时，还需要使用向量运算来计算机器人的末端执行器的姿态。

通过这些计算，可以得到机器人的运动状态，从而实现机器人的自动化生产。

Delta型并联机器人运动学正解几何解法的应用非常广泛，可以用于机器人的轨迹规划、运动控制和姿态控制等方面。

在工业生产线上，机器人的运动学正解几何解法可以帮助企业提高生产效率和产品质量，降低生产成本和人力成本。

Delta型并联机器人运动学正解几何解法是一种重要的计算方法，可以帮助企业实现机器人的自动化生产，提高生产效率和产品质量。

随着机器人技术的不断发展，Delta型并联机器人运动学正解几何解法将会得到更广泛的应用。

一、Delta并联机器人1. Delta并联机器人概述Delta机器人属于高速、轻载的并联机器人，一般通过示教编程或视觉系统捕捉目标物体，由三个并联的伺服轴确定抓具中心（TCP）的空间位置，实现目标物体的运输，加工等操作。

Delta机器人主要应用于食品、药品和电子产品等加工、装配。

Delta机器人以其重量轻、体积小、运动速度快、定位精确、成本低、效率高等特点，正在市场上被广泛应用。

2. Delta并联机器人特点Delta机器人是典型的空间三自由度并联机构，整体结构精密、紧凑，驱动部分均布于固定平台，这些特点使它具有如下特性：承载能力强、刚度大、自重负荷比小、动态性能好。

并行三自由度机械臂结构，重复定位精度高。

超高速拾取物品，一秒钟多个节拍。

3. Delta并联机器人应用系统Delta并联机器人应用系统主要由三个部分组成：机器人、输送线及机器人安装框架。

其布局如下图1。

3.1 组成机器人由基板、电机罩、旋转轴、主机械臂、副机械臂、抓具中心等组成，如下图2所示。

图1 Delta机器人整体布局图2 Delta机器组成图3 Delta机器人输送装置3.2 输送线机器人配套输送线采用电机输送带方式，输送线如图3所示。

通过机器人视觉系统定位与输送线编码器反馈位置的方式，实现机器人对目标工件的位置、姿态识别和准确抓取。

根据节拍与现场需要，可并行多条输送线同时操作。

3.3 机器人安装框架机器人安装框架用来固定机器人机构，其结构及安装方式根据现场应用进行定制。

4. Delta并联机器人工作空间Delta机器人的工作空间由主机械臂及副机械臂的长度、动平台与静平台半径，以及主动臂活动角度范围这几个参数来确定。

以负载为一公斤的delta机器人工作空间为例，如下图所示。

5. Delta并联机器人运动轨迹Delta机器人基本的运动轨迹如下图，由S1、S2、S3构成门字形的三部分轨迹组成，分别为拾取、平移、放置三个阶段。

Delta机器人进行抓取目标工件时主要以走门字形运动轨迹，也可根据不同的应用要求，规划不同的运动轨迹。

目录摘要 (2)第1章引言 (6)1.1. 我国机器人研究现状 (8)1.2. 工业机器人概述： (9)1.3. 本论文研究的主要内容 (10)第2章机器人方案的设计 (15)2.1. 机器人机械设计的特点 (15)2.2. 与机器人有关的概念 (15)2.3. 工业机器人的组成及各部分关系概述 (16)2.4. 工业机器人的设计分析 (17)2.5. 方案设案 (18)2.6. 自由度分析 (18)2.7. 机械传动装置的选择 (20)2.7.1. 滚珠丝杠的选择 (20)第3章零部件设计与建模 (22)3.1. Croe软件介绍 (22)3.2. 关键零部件建模 (22)3.3. 各部分的装配关系 (36)第4章仿真分析 (39)第5章致谢 (43)参考文献 (44)摘要工业技术水平是工业用机器人现代化水平的重要指标，从研究和研究领域发展的结论，提高现代产业的要求，提高产业控制和控制任务的复杂性，提出了很高的要求。

理论上，我国末期输送能力和定位精确度高、小误差、惯性误差、反应速度快、工业工作并行、快速准确、现有工业工程预计会进一步增加，本文将研究并行研究、实用化并行以企业工学实用化为目标。

从摩擦接口、外乱和不确定性来看，如果没有连锁和动力学模型化的负担，传统的控制战略将难以得到基于控制有效性模型的预期。

通常，与一系列平行于更复杂的运动模型相比，动态测试和控制机制将更加复杂。

因此，有必要研究并联机构的动力学建模及其控制问题。

这是一个新的机器人，机器人的刚性。

承载能力高。

高精度。

小负荷的重量。

具有良好的性能和广泛的应用，是robotów.spokojnie系列的补充。

有一个固定的一部分，在特点和实验室条件下的动力学加速度（重力加速度），.终端控制机制，原来的三角洲是最有效的机制平行安装“电子项目机器人是机器人的控制和规划动力学研究的基础上，发挥着重要的作用，在“.badania kinematykę反向动力学和由简单到przodu.odwrotnie相对平行前进，kinematykę相对skomplikowane.na结构分析的基础上，建立了三角洲机器人模型，机器人的机器人。