导　　师： 张宪民

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 本文研究平面并联机器人尺度优化设计，并以3-RRR为例进行优化设计。同时研究了动力学建模方法，在此基础上，分析了机构在奇异位形的动态特性，提出了振动抑制策略，通过仿真和实验进行分析和验证。 并联机器人的尺度参数可以决定其性能。针对其尺度参数设计，本文提出一种方法步骤进行优化设计，以满足有效工作空间的无奇异高速运动的要求。首先分析推导了3-RRR/4-RRR机构的逆运动学和正运动学，在此基础上，得到机构的雅可比矩阵。然后在机构的参数设计空间，绘制机构的奇异曲线分布图。最后结合奇异曲线分布图，以全局条件数为目标函数，力传递能力为约束条件，对机构进行优化设计。依据上述步骤，优化设计制造了一台3-RRR机构，同时，也设计制作了一台4-RRR机构。 基于螺旋理论，提出一种平面并联机构（冗余/非冗余）动力学的通用建模方法。利用螺旋理论分析平面并联机构的运动螺旋和力螺旋，在此基础上，基于虚功原理推导了平面并联机构的通用刚体动力学公式。根据公式，分析并建立3-RRR/4-RRR机构的刚体动力学模型。在Adams中对3-RRR机构进行分析，并与matlab分析的结果进行比较，结果相符。对4-RRR机构的驱动力进行力优化和能耗优化，同时和3-RRR机构的驱动力进行比较，结果表明4-RRR机构的驱动力峰值有所下降。 奇异位形是并联机构的一个固有现象。在前人的研究基础上，利用螺旋理论，分析指出一种新的奇异位形，并称之为约束奇异。它是由于机构局部刚度不足而引起的，同时指出它本质上是力奇异。通过分析推导，得到机构在奇异位形无振动的条件。 在高速运动中，机构易发生弹性变形，从而易激发机构的振动。本文假定机构弹性变形为线弹性变形，基于等效刚体法，建立机构的坐标系。在惯性�

关 键 词： 平面并联机器人 优化设计 动力学 奇异 振动控制

领　　域： [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术]