外文翻译--最优运动设计的一个二自由度平面并联机械手 中文版.doc

清华科技ISSN1007-021406/18pp269-275第12卷,第3号,2007年6月最优运动设计的一个二自由度平面并联机械手*吴军，李铁民，刘辛军，王立平制造工程研究所，精密仪器和机械学系，清华大学，北京100084,中国摘要：封闭了优化设计的运动学2自由度平面并联机械手的解决方案。基于工作空间提出了优化设计。与此同时，一个全球性的，全面介绍了空调指数评估运动设计。最好的并联机械手是纳入一个五自由度混合机工具包括一个二自由度旋转机头和一个长移动工作台。结果表明，平面并联机械手的基础试机工具可以成功地用于机叶片和导叶的水力涡轮机。关键词:平面并联机械手；全球调节指数；混合机工具介绍并行机制能够非常快速和准确的运动，具有较高的平均刚度，且特征是在他们的工作空间，具有较低的惯性,可以操纵重载荷比串行、同行。因此,并行机制在为平台的计算机数控加工的同时也被众多研究者全面研究和制造。高夫·斯图尔特的该是最受欢迎的平行运动机配置，当并联运动机床首次开发。并应用在机器人技术社区易感性的范围，从高速操纵【1】来力扭矩传感【2】。但是高夫·斯图尔特平台对制造业的应用程序也有一些缺点，比如它的相对小的有用的工作区,复杂的直接运动学和设计困难。并联机构少于6自由度是相对容易的设计及其运动学可以用封闭的形式描述。因此，并行机械手少于6自由度，特别是2或3自由度,已经越来越引起关注【3-5】。而在2个或3个平移自由度扮演重要角色的行业里，平行机械手能够适用于并联机器【6】挑选和地方应用【7】和其他领域。大多数现有的2自由度平面平行机械手是著名的五杆机构，用的是棱镜执行机构或外卷的致动器【8、9】。这机械手输出是平移运动的一种点和末端效应器取向不能保持不变。运动学设计方法的一个关键部分是平行机制运动的设计理论。优化设计可以基于不同评估标准，括刚度【10】、敏捷、或一个全球调节指数【11、12】。因此,没有一个是被广泛接受的设计方法。黄等、艾尔【13】，提出了一种混合的方法基于调节指数。而LiuXJ【14】给了一个全球刚度索引类似全球调节指数。本文描述了一个平面并联机械手的分析。机械手的两个平移自由度不同，从传统的五杆机构在一个平行四边形结构用在每个链的运动学进行了分析，得到一个最佳的运动设计。尽量减少全局,全面调节指数，结果给最优链路长。一个五自由度混合机工具的开发是由一个串并联结构和并联机械手结合1自由度平移工作台和一个二自由度旋转铣头。为制造企业混合机工具使用平面并联机械手一直用磨叶片和导叶的水力涡轮表明混合机工具是合适的。1、结构描述二自由度并联机械手的图1所示。这个机制是由一个龙门框架,一个移动的平台,两个主动滑块,两个运动链。每个链建设作为一个平行四边形。按照设计,机械手是在约束一个平行四边形链接和另一个单一的链接的足够移动平台,拥有2平移自由度。两个平行四边形链被用来增加刚度,使结构对称。收到:2006-06-02；修订:2006-08-21*国家自然科学基金资助的中国(第50305016号)和国家高科技研究和振(863)计划的中国(Nos。2004aa424120和2005aa424223)*电子邮件:litmmail.tsinghua.edu.cn；电话:86-10-62792792图1运动学模型运用P1andP2(见图1)被添加到机制来提高负载能力和加速度的致动器。独立驱动的滑块由两个伺服电机在列上沿着导轨滑动安装在列,因此移动平台由纯粹的平移运动在一个平面组成。2、运动学和奇异性2.1逆运动学因为运动的两个链接的每个运动链是相同的平行四边形结构,链模型可以简化为一个链接AiBi(i=1,2)见图1。基坐标系O-xy附加到基地以其y轴垂直通过21BB的中点。一个移动的坐标系统O-xy是固定在移动平台。rAi和rBi分别是位置向量Ai和Bi的接头位置的。2r是移动平台宽度和两列。位置矢量的起源O与关于这个坐标系o-xy被定义为rO=xyT(1)位置矢量Ai的位置在O-xy是rA1=r0T(2)rA2=r0T(3)然后这个位置向量Ai在基坐标系O-xy可以表示为270清华大学科学与技术,2007年6月,12(3):269-275rAi=rO+rAi(4)各关节的位置矢量Bi位置在O-xy是RB1=ry1T(5)RB2=ry2T(6)因此,约束方程关联第i运动链可以写成rAi-rBi=lini,i=1,2b(7)在l,n表示长度和链接的单位向量,分别。以2规范双方的Eq。(7)给了yl=y±21)Rr-(x-l2+(8)y2=y±22)-r(x-l2+(9)为配置图1所示,逆运动学正解yl=y+21)Rr-(x-l2+(10)y2=y+22)-r(x-l2+(11)从方程式。(10)和(11),该解决方案直接运动学的机械手可以表示为)1(2)f-y-)(1(4f)2y-(2af-222121221+±=alay(12)在a=()rRy-2y-21,b=()rRy-4y-2212,c=ll221,f=Rr+b+c,x=ay+b+c(13)为配置见图1,“±”Eq。(12)应该只有“-”。方程(7)-(13)表明,直接和逆运动学的机械手可以描述在封闭形式。