平面四柔索牵引并联机器人运动学及动力学研究

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并联柔索机器人(Parallel Wire Robot, PWR)是20世纪80年的出现的一类新型并联机构机器人,它以柔索代替传统并联连杆机器人的连杆,大大降低了操作臂重量。PWR折中了串联机器人与并联连杆机器人的优缺点,具有较高的刚度、精度和负载能力,结构紧凑,但是其工作空间较小。根据柔索张紧条件的不同,并联柔索机器人可以分为两类:并联柔索悬吊机器人(Parallel Wire Suspended Robot, PWSR)和并联柔索驱动机器人(Parallel Wire Driven Robot, PWR)。  本文在总结前人的基础上,对并联柔索机器人作了进一步研究。本文以一种两自由度的平面四柔索牵引并联机器人(Planer4-CDPR)为研究对象,首先计算出了机构的自由度;然后进行了详细的运动学分析,针对柔索牵引并联机构进行了静力学和动力学建模和求解;最后,通过在Simulink环境下编程,对平面四柔索牵引并联机器人进行动力学仿真,为柔索牵引并联机构的设计和控制系统的设计提供了依据。  本文还研究了虚拟样机技术在柔索牵引并联机构中的应用,利用机械系统动力学仿真软件ADAMS对机构进行了建模,ADAMS分析对象主要是刚性体,但是提供了柔性体模块,所以本文探索了利用ADAMS对钢丝绳这样的柔性体进行建模,提出用柔性梁连接模型的建模方法,并对钢丝绳和滑轮机构进行了简单的仿真。
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