三自由度平面驱动冗余并联机器人刚度性能与尺寸关系研究.pdfVIP

2015年 2月 机床与液压 Feb．2015 第43卷 第 3期 MACHINETOOL HYDRAULICS Vo1．43No．3 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．03．009 三 自由度平面驱动冗余并联机器人刚度性能与尺寸关系研究 王冰 ，周志权 ，聂旭萌 (1．北华4tL~．r-_,P_学院机械工程系，河北廊坊 065000； 2．烟台龙源电力技术股份有限公司，山东烟台264006) 摘要：以平面三自由度驱动冗余并联机器人为研究对象，应用空间模型理论建立 了机器人机构的空间模型，求解机器 人机构的速度雅可比矩阵和柔度矩阵，进而得到全域刚度性能评价指标。在此基础上探讨 了机器人机构刚度性能与运动学 尺寸之间的关系，并绘制了刚度性能图谱。这些图谱将有助于该机器人机构的优化设计。 关键词：并联机器人；驱动冗余 ；空间模型；性能图谱；刚度 中图分类号：TP242 文献标志码：A 文章编号 ：1001—3881(2015)3-034—4 StudyofRelationshipbetweenStiffnessandLinkLengthsofPlanarThree Degree-of-Freedom ParallelM anipulatorwithActuationRedundancy WANG Bing ，ZHOU Zhiquan ，NIE Xumeng (1．MechanicalEngineeringDepartment，NorthChinaInstituteofAerospaceEngineering，LangfangHebei 065000，China；2．YantaiLongyuanPowerTechnologyCo．，Ltd．，YantaiShandong264006，China) Abstract：Thethreedegree—of-freedom (3-DOF)planarparallelmanipulatorwithactuationredundancywastakenastheobjectof study．Thetheoryofgeometricmodelofthesolution spacewasutilizedtoobtainthesolutionspaceofthemechanism ofmanipulator． VelocityJacobianmatrixandflexibilitymatrixofthemechanismweresolved，andthentheglobalstiffnessperformanceevaluationindi— cesweregotten．Baseonthese，therelationshipbetweenthestiffnessandthekinematicslengthsofthemechanism ofmanipulatorwas discussed，andthecorrespondingperfomr anceatlasesofstiffnesswereplotted．Theatlasesareveryusefulforoptimizeddesignofthe structureofmanipulator． Keywords：Parallelmanipulator；Actuationredundancy；Solutionspace；Performanceatlases；Stiffness 0 前言 峰和刘辛军 提出了空间模型理论，并将并联机器人 并联机构如经过合理的设计 ，一般具有刚度大、 机构的性能指标以数值的形式体现在空间模型内．即 承载能力强等优点，因此，近20年来，其在机器人、 性能图谱。为并联机器人机构尺寸的合理设计提供了 模拟器 、数控机床及柔性机构等领域得到越来越广泛 一 种非常有效的方法。 的应用。但是，并联机构的缺点之一，就是其工作空