一种新型SCARA型并联机构运动学及优化设计

论文摘要

提出一种可实现SCARA运动的新型四自由度高速并联机器人机构,由两条R（SRS）2R支链和2条RSS支链构成。采用方位特征理论（POC）分析了机构的拓扑结构特征,计算了机构动平台的自由度及POC集。根据杆长约束,建立了机构位置的非线性约束方程,并推导了位置正反解数学表达式。推导了机构的速度雅可比矩阵,给出了机构发生奇异的条件。通过给定机构运动副的约束条件,搜索了机构的工作空间图。根据消元后的正解超越方程,采用牛顿迭代法对3组给定的动平台位姿进行位置正反解数值验证,结果吻合。以工作空间的散点数目为目标,采用差分进化算法进行优化设计,得到机构的最优结构参数。比较结果表明,优化后机构的运动性能得到较大改善,为该机构的设计及应用奠定了理论基础。

论文目录

• 1 机构描述
• 2 机构位置分析
•   2.1 位置反解
•   2.2 位置正解
•   2.3 数值算例
• 3 奇异性分析
•   3.1 雅克比矩阵
•   3.2 奇异位形分析
•     （1） 输入奇异
•     （2） 输出奇异
•     （3） 综合奇异
• 4 工作空间分析
•   4.1 工作空间
•   4.2 转动能力
•   4.3 设计参数对工作空间的影响
• 5 优化设计
•   5.1 优化数学模型
•   5.2 优化算例及分析
• 6 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 朱伟,马致远,沈惠平,史久伟,戴志明

关键词: 并联机构,运动学,优化设计

来源: 机械设计与研究 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 机械工业,自动化技术

单位: 常州大学机械工程学院

基金: 国家自然科学基金(51075045,51475050),江苏省自然科学基金(BK20161192)资助项目

分类号: TP242;TH112

DOI: 10.13952/j.cnki.jofmdr.2019.0186

页码: 54-60

总页数: 7

文件大小: 1393K

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