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内容简介：

运动学分析和优化设计3-PPR平面平行机械手摘要：本文提出了一种3-PPR平面并联机械手，其中包括三个活性柱状节理、三个被动的柱状节理、三个被动转动关节。分析了运动学和优化设计的机械手，对其进行了讨论，提出机械手具有直接运动学的封闭式和无空隙随着边界的凸式空间。分析机械手的运动学和逆运动学，和逆雅可比矩阵推导机械手。改变旋转限制和机械手的工作空间研究，对机械手的工作空间进行了仿真。此外，为优化设计的机械手，机械手的性能指标进行了研究，然后优化设计方法是使用最小最大理论。最后，用一个例子进行了优化设计。关键词：平面并联机械手，运动学，雅可比矩阵，优化设计，最大最小1 引言 并联机器人组成的闭环有许多优势，比串联机器人有更高的精度和刚度。众所周知，并行比串联机器人有更高的有效载荷重量比、更高的精度和较高的结构刚度。最近一些机床已开发利用这些优点，机械手的精细运动的全钢载重子午线也采用并行机制，从平价等位基因机制制造单片机。并联机器人中，平面并联机器人是平面机械手运动。平面并联机器人有两个自由度（DOF）的运动；这是两个自由度的运动和一个旋转的运动。这众所周知，平面三自由度并联机器人的存在，RRP，RPR，RPP，PRR，PRP，和PPR，取决于棱柱形接头和旋转的组合接头，不包括PPP的组合，其中棱柱和旋转接头由P和R。解决方案的直接运动学系统架构的平面并联机器人进行了已经提出了，但更多的控制克里特岛的解决方案和运动学分析架构要求。大多数的3-DOF平面并联机器人有手有缺点复杂的直接运动学多项式类型和无用的空隙小工作区以及凹型边界。直接运动学多项式的增加，求解方程以及选择合适的溶液变成一个巨大的负担。此外，凹型边界诱导非直从邻居的运动边界其他人。因此，一个并行的是很重要的机械手具有封闭式直接运动学和一个凸型空隙泰伊工作区边缘。在本文中，一种3-PPR平面平行机器人，其中P是一个活跃的棱柱关节，提出了克服上述的缺点，即该机器人有一个封闭式直接运动学和无空隙随着边界的凸式空间。该机械手的运动学分析，首先直接运动学，逆运动学，该机器人逆雅可比矩阵派生的。第二，旋转限制和工作区进行调查。同时为优化设计该机械手的操作，性能指标机器人进行了研究并优化设计方法是使用最小最大值进行理论。最后，一个例子使用最佳的的设计方法。2 对3-PPR平面描述并联机器人 一种3-PPR平面并联机械手的组成三个活动的柱状节理，三个被动柱状节理，三个被动转动关节，一个移动板和链接。主动关节可以电动旋转电机和滚珠式运动变换螺钉。三个环节为主动关节运动是固定的基地与每个链路两端架。这个程度自由（自由度）的平面机械手m，是由 其中L为刚性体的数目，n是接头的数目，和DL是自由度关节I。3 直接运动学 坐标和几何参数本机械手。移动板是一个圆圈，它包含一个设备外侧三角，一个半径为R的中心旋转接头在三角形的顶点。有源棱柱形接头两侧的旅行在外的等边三角形，其中包含一个当坐标与半径为R的每圈主动关节的AI（Xi，Yi），其中i1，2和3，移动板（X，Y）和旋转从参考点。然后每个长度的被动链接，由于内部和外部的三角形等侧的三角形，角：因为这个机器人有八个刚体内部的三角形，边长E： 内部三角形： 源关节的相对位移： 4 逆运动学和逆雅可比矩阵 图3显示了DES的坐标系统主要研究一种3-PPR平面运动学逆解并联机器人。当中心的移动板从原点O的动作翻译（x，y）和旋转，顶点B表示为： i= 1，2，3。有源棱柱的起源是由联合r从成因分提供的用户界面，VI是单位向量轴，E是主动轴移动关节，B是顶点的坐标： 对方程的逆雅可比矩阵的元素不具有相同的尺寸，相应的最后一列旋转具有长度。由第三列的无量纲，一个均质水逆雅可比矩阵与无量纲元素主要是通过 5 旋转的限制和工作区 动片的转动受到限制通过链接之间的干扰旋转关节。图4显示了配置这种机械手的旋转限制顺时针和逆时针的案例（a）和案例（b）。假设该链接的宽度是可以忽略的： 它的结论是移动板3PPR平面并联机器人是有界的通过从最初的旋转。6 局部性能指标的使用逆雅可比矩阵 逆雅可比矩阵提供了对PAR的运动学结构瓦的质量等位基因操纵。在本文中可操作性电阻率，并通过逆雅科各向同性边被认为是该性能指标并联机器人。 可操作性，这是从一个距离奇异，评估的母牛产品质量如关节速度的机械手。那是，更远的机械手的结构是从奇异性更快的机械手移动。小的可操作性，表明有一个奇点附近的摩尼的配置机器人。因此，最好是有最大质量，并联机器人的可操作度，是指由 在非冗余的情况下，可操作性的Wm降低到 相逆的行列式雅可比矩阵 7 结论 一种3-PPR平面并联机器人已提出的，和运动学分析和机械手的优化设计进行了探讨。直接运动学，逆像数学和玛尼逆雅可比矩阵推导了机器人。模拟同样的工作区机械手，为优化设计机械手的迹象，性能指标作为灵巧的工作尺寸空间，在可达大小的差异工作空间和灵巧的工作区，可操作性，电阻率和各向同性。优化设计参数进行了实况转播得到的极大极小原理，和一个例子说明了优化的有效性设计。从机器人的运动学分析，我们可以得出以下结论：（1）该机械手的自由度为三；即两个平移和一个旋转的飞机上。（2）这个机器人有一个简单的封闭式直接运动学，逆运动学和雅可比。特别是直接的机械手，最多有两个根。（3）由于各环节之间的干扰和旋转接头，该移动板机械手控制程序是被旋转的。它也表明，工作空间该机械手不包含任何空隙，而且他们有凸型边界。（4）该机械手的奇异配置理性。全球性能是a ZC / 2对称。可操作性随远离N /