一、新型五自由度并联机床的运动学设计及工作空间分析（论文文献综述）
贾竣臣[1]（2021）在《一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构的构型设计与运动学分析》文中提出当前,并联机构已广泛应用于机械自动化生产行业,尤其是某些特定的场合,如物品的输送、食物的包装、快递的拾取分拣等。本文以快递行业中物品的拾放操作为应用背景,研究一种可以快速将一条传送带上的物品拾放到另一条传送带的并联拾取分拣机构。基于这种运动形式,设计出一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构,对其在机构构型、位置正逆解、运动学、静刚度和模态分析方面进行了研究并进行实例仿真,研究表明该并联机构相较于串联拾取机构有较大的刚度、工作空间和响应速度,可以满足目前物流行业对物品进行快速拾取分拣的需求。研究的主要内容概括如下:1.并联拾取机构的构型设计。结合工业拾取机构的功能需求,设计出一种具有四自由度的并联机构。基于螺旋理论的理论基础分析该并联机构具有的自由度,即该机构可以实现两种移动和两种转动的四自由度的运动方式,并通过运用改进的G-K公式来验算证明螺旋理论分析后机构设计的正确性,以及对该并联机构的驱动副的合理选取进行分析确定。2.对该（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构进行位置分析。在建立的静态坐标系和动态坐标系的基础上,通过欧拉角的坐标转换关系,运用闭环矢量法对该并联机构的位置逆解进行模型的建立,得到机构位置逆解的方程表达式,并计算相应的逆解算例;基于粒子群算法对该并联机构进行正解算例求解,通过正逆解算例对比,以及利用MATL AB与ADAMS软件进行的理论计算与仿真验证,说明机构位置模型的正确性。3.对该4-DOF并联拾取机构进行运动学分析。在上述理论的基础上,通过求导的方法得出该并联机构的运动速度与运动加速度表达式,得到了输入与输出之间的映射关系,将使用MATLAB编程计算得到设定运动的参数变化图与虚拟样机仿真的结果进行比对,验证机构运动性能良好。利用数值搜索法求解该并联机构的可达工作空间,结果表明该机构工作空间没有空洞且连续性较好,能够满足拾取工作的设计要求。4.对该（2-RRR&RPR+R）&URS并联拾取机构进行有限元分析。基于Solidworks三维制图软件和ANSYS Workbench有限元分析软件对机构大的有限元静刚度和模态进行分析,通过Solidworks软件建立的并联机构三维模型导入到ANSYS Workbench中进行相关分析计算,得到机构在五种典型的位姿下的变形云图和前六阶固有频率以及相应的振型云图,经过分析表明:该机构在构型设计上存在薄弱环节,为后续的结构优化设计提供了依据。5.对该（2-RRR&RPR+R）&URS并联拾取机构进行运动实例仿真。这里将Solid works软件建立的三维模型文件导入ADAMS软件中进行仿真模拟,设定一定的运动轨迹并添加相应的驱动来仿真机构的拾取动作,通过仿真结果曲线表明:该并联拾取机构能够完成预期的运动,在X-Z平面内可以实现连续的点运动,满足拾取动作的运动范围,进一步验证了设计的可行性。
杨帆[2]（2021）在《新型过约束五自由度混联机器人优化设计与样机研制》文中研究表明本文以过约束两转一移（2R1T）并联机构R（2RPR）R/SP为研究对象,针对航天复合材料产品的钻铣加工,基于该机构构造一款具有自主知识产权的新型过约束五自由度混联加工机器人,为宇航复合材料产品高效高质量加工提供自主可控的高端制造装备,主要研究内容如下:首先,对比分析2R1T并联机构R（2RPR）R/SP与Exechon机器人机构2UPR/SPR的不同点,主要包括机构运动副及其轴线的布置方式及特点,进行机构的运动学特征对比分析,并开展两种机构的位置正反解及工作空间分析。其次,考虑工作空间及力传递效率等多项指标,进行过约束五自由度混联机器人机构R（2RPR）R/SP+RR尺度优化,得到五自由度混联机器人关键尺寸参数,建立混联机器人机构简化模型,基于简化模型进行关节与驱动力受力分析。再次,依据尺度优化结果,进行混联机器人结构设计,通过有限元方法进行静力学分析以验证混联机器人刚度,并依据分析结果对结构进行优化设计,对最终设计的混联机器人与Exechon机器人进行刚度对比分析。随后分析样机装配制造过程中易产生的误差,设计样机尺寸参数的测量方法,考虑加工误差及装配累积误差对机构理论参数进行修正,分析误差对机器人工作空间等运动学性能的影响,为样机标定奠定基础。最后,基于样机进行实验研究,检测机器人最大速度、最大加速度、机器人工作空间与刚度,对标定后样机定位精度及重复定位精度进行测量,规划S形铝合金型材加工实验,验证各项理论分析的正确性。
王吉栋[3]（2021）在《面向光催化胶体射流抛光的五自由度混联机床设计与仿真》文中指出随着骨关节类疾病发病率的不断上升,人们对人工关节假体的需求也随之增加,人工关节表面质量与其使用寿命息息相关且国产人工关节的表面加工质量有待进一步提高。混联机床同时具有传统串联机床大行程,高速度和并联机床的无累积误差,高精度,稳定性好,灵活性高的特点,如今被广泛应用于复杂曲面加工领域。将XY-3-RPS混联机床与射流抛光技术结合,进行人工骨关节表面射流抛光加工,对于提高人工关节表面质量,促进国家医疗器械进步具有重要意义。本文设计了一种应用于人工关节射流抛光加工的五自由度混联机床,具体工作内容和论文成果为:首先,设计一种2+3结构的混联机床,根据动量值从具有两转一移运动特性的3-RPS、3-UPU并联构型中择优选择一种作为混联机构的并联部分,结合串联十字平台,实现五个自由度方向的耦合运动。其次,建立XY-3-RPS混联机床逆运动学数学模型并推导伴随位移数学模型,基于矢量构造理论建立3-RPS并联部分和XY-3-RPS混联机床的速度雅克比矩阵。计算了其雅克比矩阵条件数,采用MATLAB求解了杆长曲线,灵巧度,伴随位移及可达工作空间云图,确定XY-3-RPS混联机床各部分的结构参数,进而完成各零件绘制及装配工作。再次,在XY-3-RPS混联机床刚柔度静力学理论的基础上,基于虚功原理,建立其静力学数学模型和刚度数学模型。进行有限元仿真分析,得出各部分的应力应变云图,确定所设计的结构参数满足精度要求及主要精度影响因素。MATLAB与ADAMS软件进行逆运动学联合仿真,达到了数学模型与虚拟样机相互验证的目的。ADAMS软件进行正、逆运动学曲线仿真,得出其虚拟样机位姿动画及螺旋上升运动轨迹。最后,基于Lagrange动力学理论,建立了XY-3-RPS混联机床的Lagrange动力学数学模型,根据计算得出的喷嘴反推力大小,在运动学基础上使用ADAMS软件分别进行了定载荷和变载荷动力学仿真,得出相关仿真力学曲线,进行无自由度约束下的动力学仿真,验证了本构型设计的合理性。
杨会[4]（2021）在《面向大型球冠蜂窝灌注的混联机器人机构构型设计与性能研究》文中进行了进一步梳理针对航天器中大型球冠蜂窝结构防热层灌注问题,本文开展了基于大工作空间、高刚度和高灵巧性的串并混联灌注机器人机构构型设计与性能研究。通过对球冠工件尺寸参数以及灌注机器人功能要求的分析,分别提出了三种灌注机器人机构配置方案。根据不同灌注机器人机构配置方案对灌注机器人执行机构进行设计,最终提出了球面并联灌注机器人机构、I型和II型1T2R三自由度并联灌注机器人机构和3T2R五自由度可重构混联灌注机器人机构等四种机构构型。通过对以上提出的四种灌注机构的运动学、工作空间、奇异性和灵巧性等方面的分析与对比,最终优选出了五自由度可重构混联灌注机器人机构作为后续章节主要的研究对象,并对其进行了尺度综合,以获得在灌注任务工作空间内具有良好运动学性能的混联机器人机构的最优结构参数。根据优化后机构参数,对混联机器人机构进行了动力学分析、刚度分析、误差分析、路径规划及控制仿真研究,以上研究为混联机器人机构真实样机的制造以及在实际灌注场合的应用提供了理论依据。具体研究内容如下:（1）根据大型球冠蜂窝结构防热层灌注要求,对混联灌注机器人机构的功能自由度进行分析,并基于确定的功能自由度数对灌注机器人机构配置方案进行设计。根据不同机构配置方案提出了四种灌注机器人机构:基于多机器人操作灌注方案的球面并联灌注机构、基于龙门弧形导轨灌注方案的I型和II型三自由度3PSS-PU并联灌注机构以及基于龙门直线导轨灌注方案的五自由度可重构5PRR+5PUSPRPU混联灌注机构。通过对以上四种灌注机器人机构运动学、工作空间、奇异性、灵巧性和灌注效率等方面的分析和对比,最终优选出了具有大工作空间、高灵巧性和高灌注效率的五自由度可重构5PRR+5PUS-PRPU混联灌注机构作为后续主要研究的对象。（2）以优选出的五自由度可重构混联灌注机构为研究对象,对其进行了尺度综合和动力学分析。首先,通过对单独的5PUS-PRPU并联机构和5PRR+5PUS-PRPU混联机构的可达工作空间和任务工作空间的对比,说明了可重构5PRR并联基座设计的必要性和优点,同时介绍了混联机器人机构在灌注顶端和边缘位置蜂窝时可重构基座不同的位置。其次,对机构优化变量和约束条件进行了设计,并基于量纲统一的雅可比矩阵条件数均值和方差,提出了全域综合目标函数。为获得在所有任务工作空间内具有良好性能的混联机器人机构的最优结构参数,对可重构基座不同位置的混联机器人机构分别进行了尺度综合。然后,根据虚功原理,建立了混联机构的动力学模型,得到了机构各构件与动平台之间的速度和加速度映射关系矩阵。最后,利用计算仿真软件对动平台两种运动路径下驱动副的位移、速度、加速度和驱动力进行数值仿真。通过对不同路径下驱动相关运动参数的理论曲线和仿真曲线对比,验证了动力学建模的正确性。（3）基于螺旋理论,建立了五自由度可重构混联灌注机器人机构的半解析刚度模型。首先,对一般并联机构半解析刚度模型建立的方法进行了介绍,利用动平台运动螺旋与外力螺旋、末端连杆运动螺旋与支链力螺旋对偶的特点,分别建立了动平台与各个支链之间和支链与支链中弹性元件之间的刚度映射模型,并基于此建立了并联机构的整体刚度模型。其次,根据以上介绍的半解析法刚度建模理论,分别建立了5PRR并联机构和5PUS-PRPU并联机构的刚度模型,最终得到了混联灌注机器人机构整体的刚度模型。最后,提出基于刚度矩阵的线刚度和角刚度对混联机器人机构的刚度进行评价。通过对动平台固定位姿下线刚度和角刚度的理论计算和有限元分析结果的对比,验证了半解析刚度建模的正确性。（4）以五自由度混联灌注机器人机构为研究对象,基于局部指数积公式对其进行了误差建模和仿真研究。首先,通过将支链逆运动学问题分解成若干个已知解的Paden-Kahan子问题,求得了混联机构各支链中关节的运动量。其次,利用局部指数积公式分别对5PRR和5PUS-PRPU并联机构进行了误差建模,并根据旋量理论对支链中不可测关节的误差进行了消除,得到了满足完整性和连续性的混联机器人机构误差模型。然后,通过构造辨识矩阵的零空间和行空间矩阵的标准正交基,对冗余运动学参数进行消除,得到了只含有独立运动参数的误差模型。最后,根据建立的混联机器人机构误差模型和面向机构参数辨识的正逆解数值算法,对混联机器人机构在不考虑随机扰动和考虑随机扰动两种情况下进行了误差仿真分析,结果验证了误差模型的正确性和误差分析对机构精度提高的有效性。（5）根据混联机器人机构的灌注特点,对动平台设计了圆形、正方形和往复直线三种灌注路径,并针对不同灌注路径进行路径规划,得到了固定坐标系下不同的路径方程。采用传统PID控制算法,对五自由度混联灌注机器人机构进行控制仿真系统设计,并对提出的三种动平台的灌注任务路径进行了控制仿真研究。仿真结果中不同灌注路径误差曲线表明,混联灌注机器人机构能够实现末端动平台的三种任务路径运动,为混联灌注机器人机构在实际灌注场合中的应用提供了理论指导。
朱通[5]（2020）在《一种新型大工作空间混联加工机构设计与分析》文中进行了进一步梳理本文针对航空航天大型圆柱箱体球冠面涂层加工存在的箱体结构尺寸巨大、变形严重、凸起结构复杂等问题,开展箱体加工方法及串并混联机构的研究。提出一种基于5-PUS/（2UR）PU并联机构作为加工头的新型混联加工机构,并对其进行理论分析和尺寸优化,构建混联加工机构的虚拟样机模型,进行混联加工机构的仿真分析。论文研究最终为超大尺寸箱体球冠面的实际加工方法和加工装备的结构配置提供技术支持,具有重要的研究意义,对此进行以下研究与分析。（1）超大尺寸箱体球冠面涂层等厚加工的总体方案设计。分析加工要求和结构特点,分析加工工艺,结合实际工程需求,提出了不同的箱体球冠面涂层加工的整体组成方案,并通过对比研究分析,确定满足实际工程需求的最优加工方案。（2）箱体加工混联机构构型的设计。分析箱体球冠面涂层在加工中的要求可知,机构应满足大工作空间、高灵活性的加工需求,因此加工机构采用了举升调节装置和并联机构串接混联的结构配置形式,在竖直方向能够实现位移的三级叠加,满足大工作空间设计要求;同时,采用了局部并联加工头实时检测加工的方法,提高了加工的灵活性。通过计算得到机构自由度为5,满足加工要求。（3）新型混联加工机构运动学和动力学分析。机构运动学进行了正反解的推导和速度雅克比矩阵的建立。动力学分析进行了机构各支链杆件质心的运动分析,动平台的外力分析,最后给定动平台的受力和运动情况,求解了驱动副的驱动力。（4）新型混联加工机构工作空间、灵巧性及静刚度性能分析。计算了混联机构的工作空间,并与单一并联机构进行了对比分析。在速度雅克比矩阵的基础上,求解局部条件数指标,并分析了机构的灵巧度性能。计算静刚度矩阵的最小特征值,并分析了混联加工机构的刚度性能。（5）新型混联加工机构的尺寸优化。选择遗传算法作为机构的优化算法,建立了需要优化的目标函数,给定机构的约束条件和优化参数,并基于MATLAB软件编程计算,得到了一组最优混联加工机构的优化设计尺寸参数。（6）新型混联加工机构虚拟样机仿真。基于ADAMS软件,根据优化的尺寸参数,建立了虚拟样机模型,以圆弧形运动轨迹为例进行了运动学仿真。同时基于MATLAB软件对混联加工机构的动力学进行了仿真分析,分平面圆周运动、绕x轴转动和绕y轴转动三个方面进行了数值编程仿真计算。研究结果表明所设计的新型混联加工机构具有较大的工作空间,能够满足箱体球冠面加工的需求,并通过仿真分析,验证了理论分析的正确性。
张海强[6]（2020）在《面向特定任务需求的过约束并联机构构型设计与研究》文中进行了进一步梳理本文面向航空航天领域高端智能装备发展重大战略需求,针对航空航天大型工件隔热层复杂曲面加工问题,开展基于大工作空间串并混联加工装备的构型设计与性能研究。根据复杂曲面加工的功能自由度要求,采用具有两转动自由度的1T2R、2T2R和3T2R三类少自由度并联机构作为主执行机构,侧重研究1T2R、2T2R和3T2R三类并联机构的构型综合,提出了一种新型的1T2R过约束并联机构,设计了串接直线导轨、环形导轨或工业机器人的混联构型设计加工方案,以应用于复杂曲面加工的2RPU-2SPR过约束并联机构为研究对象,对其进行自由度分析、运动学和动力学建模、性能分析与评价、多目标协同优化,并在最优结构参数基础上进行轨迹追踪控制研究,完成了虚拟样机数字化仿真分析,基于物理试验样机开展试验性能测试,以验证控制器的轨迹追踪性能,研究结果能够为并联机构在复杂曲面加工应用中提供理论指导。其主要研究内容如下:（1）以复杂曲面加工任务需求为导向的混联机构构型设计研究。根据航空航天大型工件隔热层复杂曲面加工的任务要求,确定混联加工装备中所需的并联机构功能自由度数目,基于螺旋理论的约束螺旋综合法提出了少自由度过约束并联机构的构型综合设计流程,对面向复杂曲面加工的少自由度并联机构进行系统地研究,利用运动螺旋与力螺旋、运动与约束的对偶关系,确定机构中运动副的类型和配置方式以及支链内关节轴线的约束几何关系,构型综合出受约束力/力偶的典型运动支链,利用Grassmann线几何性质判断约束力/力偶相关性,进而构型出具有两个转动自由度的1T2R、2T2R和3T2R三类满足功能自由度要求和运动特性的少自由度过约束并联机构。（2）根据结构相似性和功能相关性类比设计选型原则,提出了一种应用于复杂曲面加工的新型冗余驱动2RPU-2SPR过约束并联机构,对其进行运动学和动力学数学建模。首先,基于螺旋理论,对该机构进行自由度和运动特性分析,并利用修正的Grübler Kutzbach（G-K）公式进行自由度计算,确定该机构为1T2R三自由度冗余驱动过约束并联机构。其次,基于封闭矢量法,建立该机构的运动学方程,对其进行速度和加速度分析,建立表征驱动关节与动平台广义参数之间速度和加速度映射关系的雅可比矩阵和海赛矩阵。最后,基于虚功原理,建立该机构的动力学方程,并通过Recur Dyn和Simulink进行力/位混合驱动联合仿真验证了机构运动学和动力学理论推导的正确性。（3）以集成化性能评价体系为一体的多目标协同优化配置算法研究。根据复杂曲面加工任务特性需求,建立了2RPU-2SPR过约束并联机构集工作空间、运动/力传递特性、刚度、运动学/动力学灵巧性、能量传递效率和惯量耦合特性等性能评价指标为一体的多目标优化设计模型,提出了改进的基于正交试验设计的多目标粒子群优化算法,引入响应面模型对2RPU-2SPR过约束并联机构进行多目标协同优化设计,兼顾机构工作空间、运动学和动力学特性以及刚度特性,绘制设计变量与目标函数的主效应图、负效应图、交互效应图以及相关性图谱,揭示了设计变量与目标函数之间的内在联系,性能评价指标的Pareto前沿表明多目标协同优化中目标函数呈非线性分布,而且指标多是相互冲突甚至相互矛盾的。（4）以提高复杂曲面加工轨迹追踪精度为目标的控制方法研究。为解决关节空间到工作空间参数映射存在的问题,提出了一种基于双目视觉传感技术的简单高效快速计算并获取工作空间动平台位姿参数的方法。在此基础上,为提高2RPU-2SPR过约束并联机构工作空间的轨迹追踪精度,提出了两种基于工作空间的自适应智能控制算法。考虑到工程实际应用中会存在一些不确定性参数、未建模误差、突变负载和外界扰动等不确定性因素,而滑模控制能够有效抵抗外界扰动和参数摄动,针对此问题提出了一种自适应模糊滑模控制算法。为进一步提高动平台同步轨迹追踪精度,引入同步耦合误差,提出了一种自适应高频同步鲁棒控制算法。通过自适应律的在线实时调整,实现了并联机构未知参数（包括质量和转动惯量）在线辨识。（5）实验验证本文提出的新构型、新方法和新技术的正确性。以2RPU-2SPR过约束并联机构物理样机为实验对象,对提出的新机构进行力/位混合控制算法进行试验研究。基于双目视觉传感技术,能够在线实时计算2RPU-2SPR过约束并联机构动平台当前的位姿,并与预期轨迹对比形成追踪误差,通过自适应控制参数的调整,能够保证机构平稳运动,且具有较高的追踪精度。试验结果能为航空航天大型工件隔热层复杂曲面加工提供一定的理论指导和技术支撑。
张兴地[7]（2020）在《基于RTCP的五轴混联机床跟随误差检测轨迹仿真分析与优化》文中研究表明并联机床是近年来才出现的一种新概念机床,因为它是并联机器人与机床结构结合的产物,具有高技术附加值,所以又被誉为是“21世纪的机床”。本文的研究对象是3PRS-XY五自由度混联机床,该机床以3-PRS并联主轴头作为主体结构,并将该主轴头串联在XY工作台上。本文依据数控机床的RTCP（Rotation Tool Centre Point）功能,针对混联五轴机床伺服系统跟随误差所造成的刀尖点运动轨迹误差进行了研究。并且基于机床的RTCP功能的误差检测,相较于其他方式,具有操作简易,轨迹灵活多变,高精度,受其他干扰项较少等优点。通过建立五轴混联机床联动仿真模型,来研究和评判不同RTCP检测轨迹对混联机床的各驱动轴跟随误差的检测性能,并提出一种更适应于3PRS-XY混联机床的误差检测优化轨迹。本文详细工作内容如下:首先,需要建立五轴混联机床联动仿真模型;通过几何方法得到混联机床的正逆解数学模型,建立数控机床伺服进给系统的仿真模型,获得驱动轴三环控制系统中的各项参数,并添加了前馈控制进行优化,通过研究PID控制原理,得到伺服系统动态参数与跟随误差之间的关系,为机床的伺服控制系统模型参数调整提供了建议,方便于后面开展的仿真实验。然后,基于运动学控制的方法,联立已搭建好的各个驱动轴伺服控制系统模型,得到混联机床五轴联动模型。其次,研究不同RTCP检测轨迹对各驱动轴跟随误差的检测性能;基于仿真平台仿真混联机床的多轴联动,比较ISO标准轨迹和函数生成轨迹所反映出的混联机床动态性能,遴选出针对混联机床跟随误差检测最优的8字型RTCP轨迹。最后,对已有的“8”字型RTCP检测轨迹进行优化;基于雅可比矩阵以及一阶摄动方法可以得到混联机床的各驱动轴跟随误差与刀具刀尖点空间上各方向误差之间的传递关系式。利用该关系式来分析刀具运动轨迹对机床联动性能参数的灵敏度,以灵敏度最大为适应度值,采用遗传算法优化RTCP检测轨迹,并通过仿真验证RTCP优化轨迹在混联机床跟随误差检测能力上的优越性。
魏碧辉[8]（2020）在《双向移动并联驱动工作台的设计》文中进行了进一步梳理并联机床又称虚拟轴机床,相比较于传统的机床在加工方面产生的诸多弊端,并联机床的出现弥补了这些缺点。在结构方面,并联机床结构多变,能够适应多种形式加工,对某些复杂化的加工也能实现,在加工曲面零件时也有着独特的手段,并且其执行部件不再是简单的运动累加,从而能够避免较大的运动误差,使得加工精度更高,此外,并联结构机床动态性能好,且易于实现高速加工。本课题研究的是一种新型并联驱动双向移动工作台,基座上安装上下呈十字分布的移动组件（由滚动导轨和滚珠丝杠组成,且X方向与Y方向的移动组件结构与运动方式相同）,移动组件上固定的托架板两端分别连接互相对称槽型托架,通过槽型托架与导轨副的连接从而实现工作台在两个方向上的运动。不同于传统的双向移动工作台,此种结构避免工作台在两个方向上的误差累积,四个导轨采用过定位的原理,从而提高了加工精度以及工作台的刚度。本课题主要通过以下几个方面对新型并联工作台进行研究。（1）基于十字联轴器的想法,对并联双向移动工作台方案构想,根据设计要求对工作台的造型结构进行设计,工作台由滚珠丝杠、滚动导轨、伺服电机等组成,对上述零件进行计算,选出最适合的型号,并完成工作台的主体模型的三维构造,通过对模型的运动仿真,证明模型在理论上是可实现的,可以对其进行更深入的研究。（2）Lagrange动力学方程是研究并联机构动力学的一种重要方法,对本作台建立速度方程,求出工作台的速度雅克比矩阵,结合工作台零部件的质量、惯量求出在两个方向上的动能方程,进一步求出工作台的广义力,将所求得的各部分结果代入Lagrange动力学方程中,对方程进行计算化简,得出工作台拉格朗日动力学方程,将具体数值代入到方程中,求解出理论值。运用ADAMS软件对并联双向移动工作台进行动力学仿真,将仿真结果与理论计算结果进行对比,两者相差较小,验证工作台动力学的正确性。（3）基于误差独立原理对平台进行误差分析,对组成工作台的各个部件的源误差进行分类,分别求解出各个部件的误差限,最终对各个误差进行误差综合,求解出工作台在X、Y两个方向的误差限。（4）对工作台进行刚度分析,求解出工作台的刚度矩阵,运用ANSYS Workbench对工作台在极限位姿下的变形进行分析,在一定外力作用下求解出工作台的变形值,进而求解出刚度值,结果表明,工作台在极限位置下运动是可行性的,不会发生严重变形。
叶飞[9]（2020）在《一种五自由度串并联机器人的优化设计与研究》文中进行了进一步梳理串并联机器人相较于串联机器人,刚度更好、精度更高;相较于并联机器人,工作范围更大、模块化程度更高。串并联机器人凭借这些特点逐渐在机械加工方面有了较强的竞争优势,目前在航空件加工、汽车发动机加工等领域已有所应用。本文围绕五自由度串并联机器人结构设计展开,进行了运动学分析、误差分析、结构参数的优化设计、关键部件的有限元仿真分析等。首先,基于串并联机器人的拓扑结构和理论结构模型,利用螺旋理论和修正自由度计算公式分析了串并联机器人的自由度数量和性质,并分别通过中间参数法和等效关节法对并联结构和串并联整体结构进行了运动学分析。基于运动学模型,分析了串并联机器人雅克比矩阵量纲统一的方法,为后续引出相关运动学性能指标奠定基础。基于机器人构型和基础运动学模型,通过正误差模型分析结构参数的敏感性和对机器人末端位姿误差的影响规律,从而获得敏感性较高的关键结构参数及其初始设计范围,为进一步优化串并联机器人的结构参数和进行机器人的样机设计提供了相关依据。为了实现串并联机器人结构参数的优化设计,在获得合理的结构参数范围基础上,从运动学、刚度和机器人运动范围三个角度,构造了五个重要的性能目标,分别为基于条件数的运动性能综合指标、基于并联结构的修正刚度矩阵的最大最小刚度值指标、基于包围盒理论的无干涉运动范围指标。并根据实际安装条件,运动限位,载荷限量以及数值可靠性方面提出了多个约束条件。然后采用智能优化算法实现了结构参数多目标优化问题的求解。在此基础上,通过分析结构参数和目标函数两两之间的相关性,来指导并简化结构参数优化设计。最后,通过在机器人末端施加外载荷并利用载荷传递仿真得到的数据,对机器人的关键部件进行有限元仿真。对关键部件的应力和应变进行分析和校核,以确保机器人的强度可以达到使用要求。并基于此,完成了该串并联机器人物理样机的设计与制造。
葛帅帅[10]（2020）在《C形龙门五轴联动混联机床的轨迹规划及工作特性分析》文中研究表明本文是以C形龙门三平动并联机构和C-A型双摆头构成的五轴联动混联机床为研究对象,针对该机床的运动学分析、轨迹插补、速度控制及冗余滑块位置规划等关键技术进行了重点研究。主要内容如下:首先进行了机床运动学分析。根据五轴联动混联机床的结构特点和运动关系,推导出机床的位置反解方程、位置正解表达式、并联机构的速度逆雅克比矩阵及加速度映射关系,简单解释了机构正解的多解性及定解方法。其次,针对混联机床的运动关系提出了采用二次插补策略对机床进行轨迹插补。提出在机床工作空间采用刀轴矢量平面插补算法计算刀具A、C角以解决原线性插补算法计算转角时引起的非线性误差问题。对比分析了直线插补算法、三次B样条插补算法和PVT插补算法拟合出的伸缩杆杆长曲线特点。通过仿真计算表明PVT插补算法得到的杆长曲线不仅光滑、单周期内速度和加速度连续,而且杆长误差较小。然后根据机床的二次插补策略和运动特性,提出在该混联机床中采用梯形速度控制方法与PVT插补算法相结合的速度控制策略。对直接在机床工作空间中采用梯形速度控制方法实现速度控制策略时,出现过冲和速度振荡的原因进行了分析。提出了梯形速度控制递归算法用以解决轨迹段结束时的过冲和速度段过渡时的速度振荡问题,对不同梯形速度控制过程进行了实验计算,结果证明得到的轨迹精度较高,实际速度曲线和理论速度曲线接近完全重合,且在速度段过渡处实际速度曲线更加光滑。最后分析说明了机床中冗余滑块的位置与并联机构灵巧度分布规律之间的联系,且冗余滑块处于不同位置时的机构灵巧度的计算简单、规律明显。因此,提出采用灵巧度准则对冗余滑块的位置进行规划选择,并对提出的规划方法进行了仿真计算。然后,基于建立的简单刚度解析模型分析了对冗余滑块规划后的机构刚度分布规律,搜寻了工作空间内刚度性能最差点的位置,发现其可以满足加工要求,证明了该规划方法的有效性。
二、新型五自由度并联机床的运动学设计及工作空间分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、新型五自由度并联机床的运动学设计及工作空间分析（论文提纲范文）
（1）一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构的构型设计与运动学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 并联机构在国内外的发展现状 |
| 1.2.1 并联机构在国际上的发展现状 |
| 1.2.2 并联机构在国内的发展现状 |
| 1.3 并联机构的应用 |
| 1.4 并联机构理论的研究现状及分析 |
| 1.5 并联机构的发展趋势 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 2 四自由度并联机构的构型设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机构构型的设计与坐标系的建立 |
| 2.2.1 机构构型描述 |
| 2.2.2 并联机构构型的虎克铰结构设计 |
| 2.2.3 并联机构连接块的结构的设计 |
| 2.2.4 坐标系的建立 |
| 2.3 四自由度并联机构的自由度分析 |
| 2.3.1 基于修正G-K公式的自由度计算 |
| 2.3.2 基于螺旋理论的自由度分析 |
| 2.4 并联机构驱动的选取与奇异性分析 |
| 2.4.1 并联机构驱动的选取 |
| 2.4.2 并联机构的奇异性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 四自由度并联机构的正逆解分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空间机构的运动学研究方法介绍 |
| 3.3 位置逆解分析 |
| 3.3.1 位置逆解理论计算 |
| 3.3.2 位置逆解算例 |
| 3.4 基于粒子群算法的并联机构正解分析 |
| 3.4.1 粒子群算法基本原理 |
| 3.4.2 粒子群算法中的基本概念 |
| 3.4.3 基于粒子群算法求并联机构正解 |
| 3.4.4 位置正解算例分析 |
| 3.5 基于MATLAB的数值计算 |
| 3.6 基于ADAMS的仿真验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 四自由度并联机构的运动学性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 并联机构的速度分析 |
| 4.3 并联机构的加速度分析 |
| 4.4 四自由度并联机构的数值算例分析 |
| 4.4.1 基于MATLAB的数值计算 |
| 4.4.2 基于ADAMS的仿真验证 |
| 4.5 并联机构工作空间分析 |
| 4.5.1 影响机构工作空间的因素 |
| 4.5.2 并联机构的工作空间求解 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 四自由度并联机构的有限元分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元分析步骤 |
| 5.3 并联机构的模态分析 |
| 5.3.1 基于Workbench的模态分析过程 |
| 5.3.2 基于Workbench的模态分析结果 |
| 5.4 并联机构的刚度分析 |
| 5.4.1 基于Workbench的刚度分析过程 |
| 5.4.2 基于Workbench的刚度分析结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 并联机构的虚拟样机建模与实例仿真分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 并联机构三维建模 |
| 6.3 实例仿真 |
| 6.4 并联机构的实例仿真分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（2）新型过约束五自由度混联机器人优化设计与样机研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 并联机构国内外研究现状 |
| 1.3 五自由度混联机器人国内外研究现状 |
| 1.4 混联机器人设计理论国内外研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 混联机器人并联机构与Exechon机构对比分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自由度和运动特性对比分析 |
| 2.2.1 Exechon机器人机构分析 |
| 2.2.2 R(2RPR)R/SP机构分析 |
| 2.3 位置正反解对比分析 |
| 2.3.1 Exechon机器人机构分析 |
| 2.3.2 R(2RPR)R/SP+RR机构分析 |
| 2.4 工作空间对比分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 混联机器人尺度优化与受力分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 R(2RPR)R/SP并联机构尺度优化 |
| 3.2.1 并联机构尺度优化指标 |
| 3.2.2 并联机构尺度优化过程 |
| 3.3 R(2RPR)R/SP并联机构受力分析 |
| 3.4 R(2RPR)R/SP并联机构受力仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 混联机器人样机设计及误差分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 R(2RPR)R/SP+RR混联机器人样机结构设计 |
| 4.3 R(2RPR)R/SP+RR混联机器人有限元分析及优化设计 |
| 4.3.1 有限元分析及刚度对比 |
| 4.3.2 基于有限元结果的优化设计 |
| 4.4 混联机器人尺寸参数测量及误差分析 |
| 4.4.1 分支转动副平行检测方法 |
| 4.4.2 动平台尺寸参数测量 |
| 4.4.3 定平台尺寸参数测量 |
| 4.5 误差修正及运动学分析 |
| 4.5.1 含误差参数的混联机器人位置正反解分析 |
| 4.5.2 含误差参数的混联机器人工作空间分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 混联机器人样机搭建及实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 五自由度混联机器人样机制造 |
| 5.3 五自由度混联机器人运动学验证实验 |
| 5.3.1 动态特性实验 |
| 5.3.2 工作空间实验 |
| 5.4 五自由度混联机器人刚度实验 |
| 5.4.1 混联机器人侧向刚度测试 |
| 5.4.2 混联机器人轴向刚度测试 |
| 5.5 五自由度混联机器人精度检测及加工实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（3）面向光催化胶体射流抛光的五自由度混联机床设计与仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 六自由度并联机构研究现状 |
| 1.2.2 少自由度并联机构研究现状 |
| 1.2.3 混联机构研究现状 |
| 1.2.4 研究现状总结 |
| 1.3 本文课题来源及主要研究内容 |
| 第2章 五自由度混联机床构型设计及位置分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 五自由度混联构型设计 |
| 2.2.1 两转一移并联机构概述 |
| 2.2.2 五自由度混联机构并联部分选型分析 |
| 2.3 XY-3-RPS 混联机构位置分析 |
| 2.3.1 并联机构位置分析 |
| 2.3.2 XY-3-RPS混联机构坐标系建立 |
| 2.4 XY-3-RPS混联机构运动学数学建模及仿真 |
| 2.4.1 并联部分动平台运动表示 |
| 2.4.2 欧拉角表示法 |
| 2.4.3 并联机构伴随运动及运动学逆解模型 |
| 2.4.4 XY-3-RPS混联机构运动学逆解 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 XY-3-RPS混联机床结构设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 并联机构部分动定平台结构设计 |
| 3.2.1 3-RPS并联机构雅克比矩阵 |
| 3.2.2 XY-3-RPS混联机构雅可比矩阵 |
| 3.2.3 3-RPS并联机构灵巧度 |
| 3.3 XY-3-RPS混联机床驱动杆设计 |
| 3.3.1 工作空间 |
| 3.3.2 工作空间约束条件 |
| 3.3.3 极限边界搜索法求工作空间 |
| 3.3.4 XY-3-RPS混联机床驱动杆三维建模 |
| 3.4 串联十字运动平台结构设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 五自由度混联机床静力学分析及运动学仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 静力学及刚柔度分析 |
| 4.2.1 静力学及刚柔度模型 |
| 4.2.2 喷嘴反推力计算 |
| 4.2.3 XY-3-RPS混联机构有限元分析 |
| 4.3 XY-3-RPS混联机构正逆运动学仿真 |
| 4.3.1 基于MATLAB的逆运动学仿真 |
| 4.3.2 基于ADAMS的运动学逆解仿真 |
| 4.3.3 基于ADAMS的运动学正逆解仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 五自由度混联机构动力学建模与仿真 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 XY-3-RPS混联机构动力学建模 |
| 5.2.1 Lagrange动力学理论 |
| 5.2.2 串联机构及定平台Lagrange动力学方程建立 |
| 5.2.3 驱动支链的Lagrange方程 |
| 5.3 基于运动学的动力学仿真 |
| 5.3.1 基于恒载荷的动力学仿真 |
| 5.3.2 基于变载荷的动力学仿真 |
| 5.4 基于Lagrange动力学的仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
（4）面向大型球冠蜂窝灌注的混联机器人机构构型设计与性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 大型工件加工装备研究现状 |
| 1.3 混联机构研究现状 |
| 1.3.1 机构构型设计理论 |
| 1.3.2 尺度综合研究 |
| 1.3.3 动力学研究 |
| 1.3.4 刚度研究 |
| 1.3.5 误差研究 |
| 1.4 课题的研究意义 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 2 灌注系统配置方案设计 |
| 2.1 灌注系统技术参数分析 |
| 2.2 灌注机器人机构功能要求分析 |
| 2.3 灌注机器人机构配置方案设计 |
| 2.3.1 多机器人操作灌注方案 |
| 2.3.2 龙门弧形导轨灌注方案 |
| 2.3.3 龙门直线导轨灌注方案 |
| 2.4 本章小节 |
| 3 灌注机器人机构构型设计 |
| 3.1 灌注机器人机构构型设计及结构描述 |
| 3.1.1 球面并联灌注机器人机构 |
| 3.1.2 I型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.1.3 II型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.1.4 新型五自由度混联灌注机器人机构 |
| 3.2 灌注机器人机构运动学分析 |
| 3.2.1 球面并联灌注机器人机构 |
| 3.2.2 I型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.2.3 II型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.2.4 新型五自由度混联灌注机器人机构 |
| 3.3 灌注机器人机构工作空间分析与对比 |
| 3.3.1 球面并联灌注机器人机构 |
| 3.3.2 I型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.3.3 II型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.3.4 新型五自由度混联灌注机器人机构 |
| 3.4 灌注机器人机构奇异性分析与对比 |
| 3.4.1 球面并联灌注机器人机构 |
| 3.4.2 I型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.4.3 II型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.4.4 新型五自由度混联灌注机器人机构 |
| 3.5 灌注机器人机构灵巧性分析与对比 |
| 3.5.1 球面并联灌注机器人机构 |
| 3.5.2 I型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.5.3 II型三自由度并联灌注机器人机构 |
| 3.5.4 新型五自由度混联灌注机器人机构 |
| 3.6 灌注机器人机构性能分析与对比 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 五自由度混联灌注机器人机构尺度综合及动力学分析 |
| 4.1 可重构基座的设计 |
| 4.2 U副转角求解和雅可比矩阵建立 |
| 4.2.1 PUS支链中U副转角求解 |
| 4.2.2 雅可比矩阵统一量纲表示 |
| 4.3 尺度综合 |
| 4.3.1 变量设计 |
| 4.3.2 约束条件 |
| 4.3.3 优化设计 |
| 4.4 动力学分析 |
| 4.4.1 速度分析 |
| 4.4.2 加速度分析 |
| 4.4.3 动力学建模 |
| 4.4.4 数值仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 五自由度混联灌注机器人机构刚度分析 |
| 5.1 动平台与支链之间刚度模型 |
| 5.2 支链与弹性元件之间刚度模型 |
| 5.3 并联机构与弹性元件之间刚度模型 |
| 5.4 混联灌注机器人机构刚度分析 |
| 5.4.1 刚度建模 |
| 5.4.2 刚度算例 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 五自由度混联灌注机器人机构误差分析 |
| 6.1 支链坐标系建立 |
| 6.2 支链关节运动量求解 |
| 6.2.1 PRR支链关节运动量求解 |
| 6.2.2 PUS支链关节运动量求解 |
| 6.2.3 PRPU支链关节运动量求解 |
| 6.3 混联机器人机构误差建模 |
| 6.3.1 5PRR并联机构误差建模 |
| 6.3.2 5PUS-PRPU并联机构误差建模 |
| 6.3.3 混联机器人机构误差模型 |
| 6.3.4 混联机构运动学冗余误差参数消除 |
| 6.4 混联机器人机构误差分析 |
| 6.4.1 并联机构运动学正解分析 |
| 6.4.2 并联机构运动学误差参数辨识 |
| 6.4.3 混联机器人机构误差数值仿真 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 五自由度混联灌注机器人机构路径规划及仿真验证 |
| 7.1 灌注任务路径设计 |
| 7.2 灌注任务路径规划 |
| 7.3 基于PID的灌注路径控制仿真系统设计 |
| 7.3.1 PID控制原理 |
| 7.3.2 混联机器人机构控制仿真系统模型 |
| 7.4 灌注路径仿真及验证 |
| 7.4.1 基于圆形灌注路径的仿真及验证 |
| 7.4.2 基于正方形灌注路径的仿真及验证 |
| 7.4.3 基于往复直线灌注路径的仿真及验证 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士期间取得的成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）一种新型大工作空间混联加工机构设计与分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 关键技术的国内外研究现状 |
| 1.2.1 加工装备的国内外研究现状 |
| 1.2.2 混联机构性能的研究现状 |
| 1.3 研究目标与内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容及章节安排 |
| 2 箱体球冠面涂层等厚加工总体方案设计 |
| 2.1 箱体涂层等厚加工技术难点分析 |
| 2.2 箱体涂层等厚加工约束条件及要求 |
| 2.3 总体加工方案设计 |
| 2.3.1 机床转动铣削加工方案 |
| 2.3.2 混联机构加工方案 |
| 2.4 总体加工方案与自由度的确定 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 混联加工机构构型设计 |
| 3.1 混联加工机构构型的提出 |
| 3.1.1 混联加工机构整体结构配置 |
| 3.1.2 大位移的结构配置实现 |
| 3.1.3 驱动支链的设计 |
| 3.1.4 约束支链的设计 |
| 3.2 混联加工机构构型的确立 |
| 3.2.1 构型的描述 |
| 3.2.2 自由度分析 |
| 3.2.3 驱动副选择 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 混联加工机构运动学与动力学分析 |
| 4.1 混联加工机构运动学分析 |
| 4.1.1 并联部分运动学反解 |
| 4.1.2 混联加工机构竖直方向位置正解 |
| 4.1.3 中间约束支链运动学反解 |
| 4.2 速度雅克比矩阵 |
| 4.3 各支链质心点运动分析 |
| 4.3.1 支链质心点位置分析 |
| 4.3.2 支链质心点速度分析 |
| 4.3.3 支链质心点加速度分析 |
| 4.3.4 支链质心点速度映射关系 |
| 4.4 并联机构部分动力学分析 |
| 4.4.1 外部力与惯性力分析 |
| 4.4.2 动力学方程 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 混联加工机构性能分析 |
| 5.1 工作空间分析 |
| 5.1.1 定姿态位置工作空间 |
| 5.1.2 定位置姿态工作空间 |
| 5.2 灵巧性分析 |
| 5.3 静刚度分析 |
| 5.4 奇异性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 混联加工机构多目标优化设计 |
| 6.1 优化算法 |
| 6.2 目标函数的建立 |
| 6.2.1 整体占用空间尺寸 |
| 6.2.2 位置工作空间 |
| 6.2.3 灵巧度性能指标 |
| 6.3 优化参数及约束条件 |
| 6.4 优化过程及结果 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 虚拟样机仿真分析 |
| 7.1 驱动函数的建立 |
| 7.2 运动学仿真分析 |
| 7.3 动力学仿真分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）面向特定任务需求的过约束并联机构构型设计与研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 复杂曲面加工装备的研究现状 |
| 1.3 少自由度并联机构的研究现状 |
| 1.3.1 并联机构构型综合设计研究 |
| 1.3.2 并联机构性能评价研究 |
| 1.3.3 并联机构多目标优化研究 |
| 1.3.4 并联机构轨迹追踪控制研究 |
| 1.4 课题的研究意义 |
| 1.5 主要研究内容及技术路线 |
| 2 少自由度过约束并联机构的构型综合 |
| 2.1 功能自由度分析 |
| 2.2 螺旋理论基础知识 |
| 2.3 约束力/力偶支链的综合 |
| 2.4 具有两转动自由度的过约束并联机构构型综合 |
| 2.4.1 3T2R并联机构的构型综合 |
| 2.4.2 2T2R并联机构的构型综合 |
| 2.4.3 1T2R并联机构的构型综合 |
| 2.5 机构选型与工程应用设计方案 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 2RPU-2SPR过约束并联机构运动学和动力学分析 |
| 3.1 2RPU-2SPR过约束并联机构自由度分析 |
| 3.2 2RPU-2SPR过约束并联机构运动学分析 |
| 3.2.1 机构位姿逆解分析 |
| 3.2.2 机构速度分析 |
| 3.2.3 机构加速度分析 |
| 3.3 2RPU-2SPR过约束并联机构动力学建模 |
| 3.4 2RPU-2SPR过约束并联机构联合仿真验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 2RPU-2SPR过约束并联机构性能评价研究 |
| 4.1 过约束并联机构集成化性能评价体系 |
| 4.2 工作空间 |
| 4.2.1 工作空间约束条件 |
| 4.2.2 工作空间求解流程 |
| 4.3 刚度特性 |
| 4.3.1 运动支链刚度建模 |
| 4.3.2 并联机构刚度建模 |
| 4.3.3 刚度评价指标 |
| 4.4 运动/力传递特性 |
| 4.4.1 螺旋分析 |
| 4.4.2 运动/力传递性能指标 |
| 4.5 灵巧度特性 |
| 4.6 能量传递效率 |
| 4.7 惯量耦合特性 |
| 4.8 仿真算例分析 |
| 4.8.1 工作空间分析 |
| 4.8.2 刚度算例分析 |
| 4.8.3 运动/力传递性能分析 |
| 4.8.4 灵巧度分析 |
| 4.8.5 能量传递效率分析 |
| 4.8.6 惯量耦合指标分析 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 2RPU-2SPR过约束并联机构多目标优化研究 |
| 5.1 并联机构多目标优化问题 |
| 5.2 并联机构的多目标优化设计方法 |
| 5.2.1 多目标粒子群优化算法 |
| 5.2.2 正交试验设计方法 |
| 5.2.3 基于正交试验设计的多目标粒子群协同优化配置算法 |
| 5.3 多目标优化仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 2RPU-2SPR过约束并联机构控制与实验研究 |
| 6.1 双目视觉传感技术 |
| 6.2 基于工作空间的自适应模糊滑模控制 |
| 6.2.1 滑模控制 |
| 6.2.2 模糊滑模控制 |
| 6.2.3 自适应模糊滑模控制 |
| 6.2.4 仿真分析算例 |
| 6.3 基于工作空间的自适应同步鲁棒控制 |
| 6.3.1 鲁棒控制器设计 |
| 6.3.2 仿真分析算例 |
| 6.4 2RPU-2SPR过约束并联机构样机试验 |
| 6.4.1 机构控制硬件搭建 |
| 6.4.2 机构样机试验测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 惯性矩阵和科氏矩阵的性质 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）基于RTCP的五轴混联机床跟随误差检测轨迹仿真分析与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 混联机床的研究现状 |
| 1.2.1 国内外混联机床的发展状况 |
| 1.2.2 数控机床伺服控制系统精度的研究现状 |
| 1.3 数控机床RTCP功能及RTCP轨迹的规划 |
| 1.3.1 数控机床RTCP功能的原理介绍 |
| 1.3.2 并联机构RTCP运动轨迹规划 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 混联机床的结构及跟随误差研究分析 |
| 2.1 混联机床机械结构 |
| 2.1.1 混联机床机械结构分析与运动学坐标系建立 |
| 2.1.2 混联机床并联主轴头的逆运动学分析 |
| 2.1.3 混联机床的正运动学分析 |
| 2.2 伺服控制系统的组成单元 |
| 2.2.1 数控机床机械传动装置的数学模型 |
| 2.2.2 伺服控制系统中的电气部分 |
| 2.3 混联机床驱动轴的伺服控制系统建模 |
| 2.3.1 并联主轴头驱动轴的伺服控制系统建模 |
| 2.3.2 串联机构X轴的伺服控制系统建模 |
| 2.3.3 三环伺服控制系统模型优化 |
| 2.3.4 控制系统的动态误差系数法 |
| 2.4 混联机床刀尖点运动误差仿真方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 混联机床的RTCP检测轨迹性能比较 |
| 3.1 五轴混联机床RTCP检测工作机理分析 |
| 3.1.1 基于RTCP的五轴机床联动性能检测试验 |
| 3.1.2 RTCP检测轨迹的生成方法研究 |
| 3.1.3 RTCP检测轨迹下的刀具刀尖点误差 |
| 3.2 五轴混联机床单轴失配的RTCP轨迹检测性能比较 |
| 3.2.1 串联工作台驱动轴跟随误差的RTCP轨迹检测结果 |
| 3.2.2 并联主轴头驱动轴跟随误差的RTCP轨迹检测结果 |
| 3.3 五轴混联机床多轴失配的RTCP轨迹检测性能比较 |
| 3.3.1 串联轴X轴和Y轴伺服失配状况下的的RTCP检测分析比较 |
| 3.3.2 并联轴双轴间伺服参数不同情况下的的RTCP检测分析比较 |
| 3.3.3 并联轴三轴的伺服参数均失配情况下的刀尖点误差分析比较 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 RTCP检测轨迹优化方法研究及分析 |
| 4.1 RTCP检测轨迹的检测能力差异化分析 |
| 4.2 混联五轴机床刀具刀尖点误差影响因素分析 |
| 4.2.1 并联构型主轴头动平台到终端刀尖点误差的传递关系 |
| 4.2.2 混联机床各驱动轴跟随误差与终端动平台间的传递关系 |
| 4.2.3 混联五轴机床刀具刀尖点误差影响因素分析 |
| 4.3 基于遗传算法的RTCP轨迹优化 |
| 4.3.1 遗传算法的实现过程 |
| 4.3.2 基于灵敏度指标的RTCP检测优化轨迹 |
| 4.3.3 优化的RTCP检测轨迹的仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文结论 |
| 5.2 未来工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）双向移动并联驱动工作台的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 并联机床概述 |
| 1.3 虚拟样机技术简介 |
| 1.4 国内外并联机床的研究现状 |
| 1.5 并联机床的理论研究方法 |
| 1.5.1 动力学研究 |
| 1.5.2 精度研究 |
| 1.5.3 刚度研究 |
| 1.6 本文研究的主要内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 双向移动并联驱动工作台的构型设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 双向移动并联驱动工作台结构 |
| 2.2.1 双向移动并联驱动工作台设计要求 |
| 2.2.2 双向移动并联驱动工作台结构介绍 |
| 2.3 双向移动并联驱动工作台主要零件设计 |
| 2.3.1 滚珠丝杠设计计算及选型 |
| 2.3.2 轴承设计计算及选型 |
| 2.3.3 导轨设计计算及选型 |
| 2.3.4 伺服电机设计计算及选型 |
| 2.3.5 联轴器设计计算及选型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 双向移动并联驱动工作台的动力学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动力学解析 |
| 3.2.1 输入输出速度方程 |
| 3.2.2 动能方程求解 |
| 3.2.3 双向移动并联驱动平台的广义力分析 |
| 3.2.4 拉格朗日动力学方程求解 |
| 3.3 ADAMS动力学仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双向移动并联驱动工作台的精度分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 源误差分析 |
| 4.2.1 联轴器误差 |
| 4.2.2 滚动导轨误差 |
| 4.2.3 滚珠丝杠误差 |
| 4.3 误差综合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 双向移动并联驱动工作台的刚度分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 工作台刚度模型 |
| 5.3 刚度仿真分析 |
| 5.3.1 简化几何模型 |
| 5.3.2 建立有限元模型 |
| 5.3.3 求解有限元模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
| 致谢 |
（9）一种五自由度串并联机器人的优化设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究课题的背景与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 串并联机器人产品及应用 |
| 1.3.2 串并联机器人机构设计 |
| 1.4 论文的主要研究内容和组织结构 |
| 第二章 串并联机器人的构型设计和运动学模型 |
| 2.1 串并联机器人构型和自由度分析 |
| 2.1.1 构型选择 |
| 2.1.2 自由度分析 |
| 2.2 串并联机器人的运动学分析 |
| 2.2.1 并联结构运动学分析 |
| 2.2.2 串并联机器人运动学建模 |
| 2.2.3 条件数与雅可比矩阵量纲统一 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于误差模型的结构参数敏感性分析 |
| 3.1 串并联机器人结构参数设计流程 |
| 3.2 串并联机器人误差模型的建立 |
| 3.2.1 位姿误差来源分析 |
| 3.2.2 并联结构位姿误差正解模型 |
| 3.2.3 串并联机器人的误差模型 |
| 3.3 关键结构参数的敏感性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 串并联机器人的结构参数优化设计 |
| 4.1 结构参数的优化原则 |
| 4.2 基于多性能指标的结构参数优化模型 |
| 4.2.1 基于包围盒理论的运动范围指标 |
| 4.2.2 基于修正模型的刚度指标 |
| 4.2.3 基于条件数的综合运动性能指标 |
| 4.2.4 约束条件的构建 |
| 4.3 结构参数优化实例分析 |
| 4.3.1 多目标优化算法 |
| 4.3.2 结构参数优化结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 关键部件强度校核及样机实现 |
| 5.1 串并联机器人危险姿态确定 |
| 5.1.1 铣削加工中机器人的受力分析 |
| 5.1.2 基于运动仿真的危险姿态确定 |
| 5.2 关键部件有限元模型的建立 |
| 5.2.1 结构简化和材料指定 |
| 5.2.2 部件模型的网格划分 |
| 5.2.3 载荷和边界条件 |
| 5.3 关键部件应力应变仿真分析 |
| 5.3.1 支链部件 |
| 5.3.2 定平台部件 |
| 5.3.3 动平台部件 |
| 5.4 物理样机的设计与制造 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读硕士学位期间所作的项目 |
| 致谢 |
（10）C形龙门五轴联动混联机床的轨迹规划及工作特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 混联机床国内外发展与研究现状 |
| 1.2.1 混联机床国外发展与研究现状 |
| 1.2.2 混联机床国内发展与研究现状 |
| 1.3 五轴联动混联机床的轨迹规划及工作特性分析的关键技术 |
| 1.3.1 五轴联动混联机床运动学研究 |
| 1.3.2 五轴联动混联机床轨迹控制 |
| 1.3.3 并联机构灵巧度研究 |
| 1.3.4 并联机构的刚度研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 C形龙门五轴联动混联机床运动学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机床的结构分析 |
| 2.3 机床的位置分析 |
| 2.3.1 建立坐标系 |
| 2.3.2 位置反解 |
| 2.3.3 位置正解 |
| 2.4 机床的运动分析 |
| 2.4.1 速度分析 |
| 2.4.2 加速度分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 C形龙门五轴联动混联机床轨迹插补算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 C形龙门五轴联动混联机床插补策略 |
| 3.3 工作空间插补算法 |
| 3.3.1 线性插补算法计算A、C转角 |
| 3.3.2 刀轴矢量平面插补算法计算A、C转角 |
| 3.4 关节空间插补算法 |
| 3.4.1 直线插补算法 |
| 3.4.2 三次B样条插补算法 |
| 3.4.3 PVT插补算法 |
| 3.5 PVT插补算法仿真分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 速度控制及轨迹误差 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 混联机床速度控制方法 |
| 4.3 轨迹误差分析 |
| 4.3.1 梯形速度控制方法 |
| 4.3.2 梯形速度控制递归算法 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 工作特性分析及冗余滑块规划 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机床灵巧度分析 |
| 5.2.1 灵巧度评价指标 |
| 5.2.2 灵巧度仿真分析 |
| 5.2.3 奇异位置分析 |
| 5.3 冗余滑块位置规划 |
| 5.3.1 规划方法 |
| 5.3.2 规划实例 |
| 5.4 基于刚度映射的检测模型 |
| 5.4.1 全雅克比矩阵的求解 |
| 5.4.2 刚度分布规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的论文和出版着作情况 |
四、新型五自由度并联机床的运动学设计及工作空间分析（论文参考文献）
- [1]一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构的构型设计与运动学分析[D]. 贾竣臣. 中北大学, 2021(09)
- [2]新型过约束五自由度混联机器人优化设计与样机研制[D]. 杨帆. 燕山大学, 2021(01)
- [3]面向光催化胶体射流抛光的五自由度混联机床设计与仿真[D]. 王吉栋. 兰州理工大学, 2021(01)
- [4]面向大型球冠蜂窝灌注的混联机器人机构构型设计与性能研究[D]. 杨会. 北京交通大学, 2021
- [5]一种新型大工作空间混联加工机构设计与分析[D]. 朱通. 北京交通大学, 2020(03)
- [6]面向特定任务需求的过约束并联机构构型设计与研究[D]. 张海强. 北京交通大学, 2020(03)
- [7]基于RTCP的五轴混联机床跟随误差检测轨迹仿真分析与优化[D]. 张兴地. 电子科技大学, 2020(08)
- [8]双向移动并联驱动工作台的设计[D]. 魏碧辉. 陕西理工大学, 2020(11)
- [9]一种五自由度串并联机器人的优化设计与研究[D]. 叶飞. 上海大学, 2020(02)
- [10]C形龙门五轴联动混联机床的轨迹规划及工作特性分析[D]. 葛帅帅. 南京理工大学, 2020(01)