三自由度3-PSP并联机构运动性能与仿真研究

【摘要】三自由度并联机构具有工作空间较大、从动关节结构简单、制造装配精度高、驱动控制容易和成本低等优点，成为国内外学者研究的热点。三自由度并联机构中的2R1T机构在各个领域应用比较广泛，可以满足人们对设计目标的要求，本文对一种可以实现2R1T型运动的3-PSP并联机构进行研究。首先，分析3-PSP并联机构的结构特点，利用传统的自由度计算公式CGK和旋量理论两种方法分析该机构自由度的数目以及具体分布，确定机构输出为2R1T运动，为后续对机构运动学研究确定末端输出变量。其次，对3-PSP并联机构的运动学进行研究。利用封闭矢量环方法建立机构的位置逆解运动约束方程，已知末端输出位姿，可求得驱动输入变量；当给定驱动输入长度时，根据机构动平台的几何特点，得出末端输出在相对坐标系中的位置，利用变换矩阵法将不同参考坐标中的矢量联系起来，求得其位置正解；根据位置逆解的约束方程对时间求导，推导出速度雅克比矩阵，对其速度加速度进行分析。然后，在运动学基础上对3-PSP并联机构运动性能进行分析。根据运动学中的雅克比矩阵分析机构奇异性，确定机构没有奇异位置，为工作空间的求解奠定基础；在对位置逆解研究的基础上，利用数值搜索法对其可达工作空间进行研究，确定结构参数以及杆长约束条件，在Matlab中建立其数学建模，导出可达工作空间的三维仿真模型，对其工作空间结构进行分析；利用雅克比矩阵条件数对3-PSP并联机构的灵巧度进行分析。最后，对3-PSP并联机构进行运动学和动力学仿真。利用UG8.0和ADAMS协同仿真技术，建立3-PSP并联机构的刚体虚拟样机模型，分别对其正运动学和逆运动学仿真，可以顺利实现末端输出螺旋线轨迹，分析驱动输入速度加速度曲线；在确定末端输出轨迹前提下，分别对末端无外载荷和有恒定外载荷时动力学进行仿真，比较其驱动输入电机的功率消耗和受力情况，为驱动电机的选择提供理论支持。
【作者】张志良；
【导师】李瑞琴；
【作者基本信息】中北大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】三自由度并联机构；3-PSP；位置分析；工作空间；仿真分析；

【参考文献】
[1]王宏昌.王原祁的绘画与山水画传统[D].华东师范大学,美术学,2013,硕士.
[2]杨小军.论劳丹网状模型理论[D].湖南师范大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[3]戴传军.脉冲控制下的生物系统的动力学问题研究[D].温州大学,应用数学,2012,硕士.
[4]文智律.《楚辞》在韩国的传播与影响[D].浙江大学,中国古代文学,2012,硕士.
[5]邢世佩,刘炳文.推广ISO9000认证体系规范安全管理[J].铁道通信信号.2003(03)
[6]林今,孙元章,P.SΦRENSEN,李国杰,程林,黎雄.基于频域的风电场功率波动仿真(二)变换算法及简化技术[J].电力系统自动化,2011,05:71-76.
[7]陈欢.我国商会治理机制研究[D].杭州师范大学,民商法学,2013,硕士.
[8]郑克宁.管道机器人的研制[D].浙江大学,2006.
[9]黄盛.米仓山地区构造隆升与灯影组多期流体活动研究[D].成都理工大学,构造地质学,2013,硕士.
[10]关东东.三维动画设计中若干数字几何处理问题研究[D].山东大学,2006.
[11]宋君.香菇生长贮藏加工过程中内源性甲醛代谢及调控的初步研究[D].浙江工商大学,生物化工,2013,硕士.
[12]郭员.上市公司社会责任信息披露与股价的相关性研究[D].云南财经大学,企业管理,2014,硕士.
[13]张全旺.冬眠对达乌尔黄鼠腓肠肌收缩功能和疲劳性的影响及与后肢去负荷大鼠的比较[D].西北大学,动物学,2014,硕士.
[14]陈雪.新世纪军旅题材电视剧当代军人形象再现研究[D].西北师范大学,广播电视艺术学,2013,硕士.
[15]柳晨静.基于可拓工程法的冀中南区域旅游一体化研究[D].燕山大学,旅游管理,2013,硕士.
[16]樊云婷,周宁琳,顾皓,汪炜燕,李文皓,肖迎红,沈健.GeneO-COO-β-CD/盐酸小檗碱包合物的热稳定性研究[A].中国化学会化学热力学和热分析专业委员会、江苏省分析测试协会热分析专业委员会.“国际化学年在中国”——中国化学会第三届全国热分析动力学与热动力学学术会议暨江苏省第三届热分析技术研讨会论文集[C].中国化学会化学热力学和热分析专业委员会、江苏省分析测试协会热分析专业委员会:,2011:2.
[17]张亚娟.金属玻璃及其复合材料在过冷液相区的超塑性研究[D].兰州理工大学,材料加工工程,2014,硕士.
[18]方长青,周星.水性油墨连结料树脂的研究新进展[J].中国印刷与包装研究,2013,06:1-12+19.
[19]吴昱.表达犬γ干扰素重组乳酸乳球菌的构建及体外抗病毒活性检测[D].东北农业大学,预防兽医学,2013,硕士.
[20]荆华.用影像法研究Eu 6p_(1/2)8s自电离态的自电离分支比[D].天津理工大学,光学,2013,硕士.
[21]刘梦涵.面向特大城市的分层次交通拥堵评价模型及算法[D].北京交通大学,2009.
[22]田新首,王伟胜,迟永宁,李庚银,汤海雁,李琰.基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制[J].电力系统自动化,2015,05:20-26+33.
[23]杨志成.奇瑞X项目汽车外覆盖件冲压模具研制项目全过程管理研究[D].西南交通大学,项目管理,2012,硕士.
[24]吴建江,王兆阳,许培雅.一株高效异养硝化菌的分离、鉴定及其氨氮去除特性[J].中国环境科学,2013,07:1309-1315.
[25]杜木伟.单钢轮振动压路机启动过程动态特性研究[D].长安大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[26]姚山季,王永贵.顾客参与新产品开发对企业技术创新绩效的影响机制——基于B-B情境下的实证研究[J].科学学与科学技术管理,2011,05:34-41.
[27]何尊.卢曼社会系统理论视角下的法政关系研究[D].吉林大学,政治学理论,2014,硕士.
[28]王庆,巴德纯,靳雨菲,王晓冬,陈锦松.真空精炼系统故障诊断的模糊聚类分析[J].冶金自动化,2004,04:1-4.
[29]张亚东.商业银行供应链金融模式及应用研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[30]王求娟.鲣鱼原料贮藏和加工过程中质量控制的研究[D].宁波大学,食品加工与安全（专业学位）,2014,硕士.
[31]冯秀娟.中国增值税制度深化改革研究[D].财政部财政科学研究所,财政学,2014,博士.
[32]叶艳.基于组织免疫理论的武汉市“城市病”防治策略研究[D].中南民族大学,行政管理,2013,硕士.
[33]左毅.湖北麦冬形态学、栽培学及遗传学的研究[D].湖北中医学院,中药学,2004,硕士.
[34]李赫.基于OPC UA的中间件服务器的研究[D].内蒙古工业大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[35]龚丽红.某类非完整力学系统的保结构算法[D].北方工业大学,应用数学,2014,硕士.
[36]叶丽.基于吗啉的新型交联季铵化聚乙烯醇阴离子交换膜的合成与表征[D].湖北大学,高分子化学与物理,2012,硕士.
[37]向丽.义务教育阶段教育资源配置制度与教育机会均等——以武汉市东西湖区中小学为个案的研究[D].中央民族大学,教育学原理,2004,硕士.
[38]张粒子,陈之栩,舒隽,杜蕴华.东北区域市场中长期交易安全校核改进方法[J].电力系统自动化,2007,08:95-99.
[39]余锦.FURUNO系列GMDSS设备操作仿真研究[D].大连海事大学,交通信息工程及控制,2013,硕士.
[40]罗慧琴.硫氢化钠缓解SD大鼠慢性神经病理性疼痛的实验研究[D].福建医科大学,麻醉学,2014,硕士.
[41]陆淳.论共同侵权行为[D].华东政法学院,民商法,2003,硕士.
[42]毕研超.叠合板式剪力墙在低周循环往复荷载作用下的弹塑性耗能分析[D].安徽建筑大学,结构工程,2013,硕士.
[43]叶鹏.基于机器学习的中文期刊论文自动分类研究[D].南京大学,情报学,2013,硕士.
[44]刘明丽.《理性的跨越：一个匮乏时代中的效果管理》（第1-3章）翻译报告[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.
[45]潘加松.小波脊线提取方法研究及其应用[D].南京航空航天大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[46]黄满芬.桑树C4H、4CL及CHS基因克隆及其在不同桑种质间的表达差异[D].江苏科技大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[47]赵政.移动互联网音视频类协议识别技术研究与实现[D].北京交通大学,2015.
[48]张新铖.乌鳢、斑鳢及杂交种线粒体DNA全序列分析及杂种鉴定[D].上海海洋大学,水产养殖,2013,硕士.
[49]夏德海.一种适用于控制炉窑的“小集散系统”[J].冶金自动化,1989,01:9-12+21.
[50]黄亚昭.论国有商业银行不良资产集中管理制度[D].华中师范大学,情报学,2003,硕士.