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3R3T六自由度绳牵引并联机构系统分析与运动控制的开题
报告
本文将对3R3T六自由度绳牵引并联机构系统的运动学分析、动力学分析和运动控制进行讨论。
1. 研究背景
六自由度机器人广泛应用于工业生产和科学研究领域，然而传统的六自由度机器人在运动灵活性、工作范围、精度和可靠性等方面存在限制。
相比之下，基于绳牵引并联机构的六自由度机器人能够提供更大的工作范围和可靠性，因此逐渐成为研究的焦点之一。
2. 研究目的
本文旨在对3R3T六自由度绳牵引并联机构系统的运动学特性、动力学特性以及运动控制进行深入研究，为机器人的设计和应用提供理论依据和实用经验。
3. 研究方法
3.1 运动学分析
首先，对3R3T六自由度绳牵引并联机构系统进行运动学分析，推导出机构的运动学反解和正解方程，并利用MATLAB软件进行模拟分析，分析机构的运动学特性。
3.2 动力学分析
在运动学分析的基础上，进一步进行动力学分析，推导出机构的动力学模型和动力学特性，进行模拟分析和实验验证。
3.3 运动控制
最后，针对机构特点和运动学和动力学模型，设计出运动控制策略，并结合实际控制系统进行控制效果的分析和评估。
4. 研究意义
通过对3R3T六自由度绳牵引并联机构系统进行深入的运动学分析、动力学分析和运动控制研究，可以对其设计和应用提供理论支持和实用经验，同时也拓展了六自由度机器人研究的新思路。
该研究对于提高机器人的工作范围、精度和可靠性，应用于生产制造、医疗保健、环境监测等领域具有积极意义。
基于ANSYS的3-RRR柔顺并联机构的特性分析摘要：为了研究3-RRR柔顺并联机构的性能，分别对其刚度、运动学、温度影响分析、模态分析和谐响应分析。
采用有限元软件ANSYS 对其特性进行比较分析，分析结果可得如下结论：机构能实现3个自由度运动，并且各个输入端对输出位移的影响不同；温度对机构的输出位移有较大影响，而且温度对其输出位移的关系是线性的；从机构的前3阶振型可知，机构能实现3自由度运动；从谐响应分析结果可知，输出位移都是在接近于固有频率的地方有最大值，但不同输入端在不同频率段对各个方向位移作用不同。
论文关键词：3-RRR,柔顺并联机构,温度影响,谐响应分析,模态分析近年来，面向生物工程、医学工程以及微加工等领域的微操作机器人技术受到国内外的广泛关注[1-3]，发展速度极快，已被应用于实现细胞的注射和分割，微机电产品的加工和装配和微外科手术等领域，为此，要求微操作机器人具有无摩擦、无间隙、响应快、结构紧凑、刚性好以及误差积累小等特点。
柔顺并联机构作为微操作机器人机构，可以充分发挥其自身特点：机构紧凑、重量轻、刚性好、工作空间不大、运动精度高，在三维空间的微小运动精度可以达到亚微米甚至是纳米的分辨率。
柔顺并联机构在微操作机器人领域中有着广阔应用前景[4-7]。
本文采用有限元法对3-RRR柔顺并联机构的静态和动态性能进行分析,以认识其性能特征。
2 3-RRR柔顺并联机构3-RRR平面柔顺并联机构示意图如图1所示，它是由3个RRR运动支链组成，各个运动关节为柔性铰链，可以实现动平台和方向的平动及绕轴的转动。
驱动端为压电陶瓷驱动器作用位置。
对于柔顺并联机构而言，柔性铰链的选择与设计是整个机构设计的关键。
采用正圆形柔性铰链作为机构的运动副，其结构尺寸如图2所示，mm、mm、mm。
由于柔顺机构依靠材料的弹性变形产生运动，这种变形的大小受到材料许用应力的限制，而许用应力的大小又直接与材料的疲劳强度有关，则材料需要有较长的疲劳寿命才可能正常地执行其功能。
基于拓扑优化的3-PRPR全柔性并联机构设计及分析董博;王雪【摘要】全柔性并联机构具有分辨率高、运动灵活、动态特性好等优点,但其构型设计往往不能满足微定位和精密加工制造领域的需求.基于并联机构原型,以几何约束为条件,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-PRPR全柔性并联机构.利用Hyperworks软件行拓扑优化,设计出优化后的3-PRPR全柔性并联机构.分别对这两种3-PRPR全柔性并联机构进行有限元及模态分析,仿真结果表明:在实现相同运动特性的前提下,优化后的3-PRPR全柔性并联机构不仅节省材料,而且在刚度和抗振性方面更优于优化前的机构.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】4页(P170-173)【关键词】全柔性并联机构;拓扑优化;Hyperworks;有限元分析;模态分析【作者】董博;王雪【作者单位】辽宁大学计算中心,辽宁沈阳110036;辽宁大学信息化中心,辽宁沈阳110036【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH112基于全柔性并联机构的微操作平台可以实现毫米级甚至微米级的微定位，在生物工程、集成电路制造、光学微处理、航空航天等微领域得到了广泛地应用。
随着微观领域技术的不断拓展，人们进入了“亚微米-纳米”时代，对微操作平台的性能提出了更高的要求，因此设计出一种新型的操作行程大、动态响应速度快和运动精度高的微操作平台具有重要意义［1］。
机构的“型”是微操作平台构型分析与研究的理论基础，也是提高其刚度和定位精度的重要途径［2］。
构型分析的主要目的是机构在某种特定条件下实现运动特性时最合理的应力分布情况，从而设计出精密定位最优的机构构型。
为克服空间全柔性并联机构构型设计的缺陷，将柔性铰链和机构构型集成在一块整体材料上，采用线切割加工方式得到全柔性并联机构支链及其构型，但该方法仍未解决柔性铰链在整体材料上的配置问题［3］。
拓扑优化方法［4］能够在保持机构原有特性的基础上，在一定的约束条件下删除一些不必要的单元，该方法只需规定好原始的设计区域，明确机构的约束位置以及驱动力的加载位置，其会根据受力情况在设计空间内自动寻找出最佳的应力应变分布形式，避免了设计全柔性机构铰链的随机性。
3-RRP平面并联机构的动力学性能研究李虹;刘小娟;李瑞琴【摘要】选择3-RRP平面并联机构作为研究对象,计算该机构的自由度为3,选择与机架相连的三个转动副作为机构的输入.通过3-RRP平面并联机构的运动学方程求解机构雅克比矩阵,分析该机构的奇异位形,使机构的运动轨迹避开奇异位形.利用虚功原理求解出动力学逆解方程,并用ADAMS软件对该机构的动力学进行仿真分析,模拟末端执行器上施加不同外载荷下同样完成8字形运动轨迹时,三个驱动电机的功率损耗.为该机构动力学及实际应用研究提供理论依据.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】4页(P123-126)【关键词】3-RRP;动力学逆解;ADAMS仿真;载荷【作者】李虹;刘小娟;李瑞琴【作者单位】中北大学机械与动力工程学院,山西太原 030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原 030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH1321 引言三自由度平面并联机构是并联机构的重要分支，其结构简单，制造加工成本低，易于实现精确的运动控制[1-2]。
近年来许多学者对其进行研究。
文献[3-4]对3-RRP 球面并联机构利用牛顿-欧拉法建立机构动力学模型，求解动力学方程，进行动力学分析。
文献[5]基于BP神经网络算法对3-RRP平面并联机构建立神经网络模型，求解出该机构的位置正解。
文献[6]对3-PRR并联机构采用拉格朗日方程建立机构的修正动力学方程并结合实例分析，利用仿真验证模型的正确性。
文献[7]在考虑摩擦和无摩擦的两种情形下对3-PPR平面并联机构进行机构动力学研究。
目前，国内外对3-RRP并联机构的运动学分析及仿真有一定的研究。
对3-RRP平面并联机构进行动力学研究，采用虚功原理进行动力学求解。
其中虚功原理[8-9]是用旋量表示机构方程中的力和力矩。
并采用ADAMS对该机构进行动力学仿真，对精确控制机构运动具有重要意义，为机构的实际应用提供理论依据。
