三自由度并联机械手的设计

学号：密级：武汉东湖学院本科生毕业论文(设计)三自由度并联机械手的设计院(系)名称：机电工程学院专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：指导教师:二〇一六年五月六日郑重声明我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风，所呈交的学术论文是本人在老师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表和撰写过得内容。论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。本人签名：日期：2016年5月7号I摘要随着机器人技术的快速发展，并联机械手的应用领域越来越广，已成为当今机器人领域新的研究热点。针对并联机械手机构比传统串联机械手更复杂的问题，本文以一种轻型高速的三自由度Delta并联机械手为例，在完成其运动学的基础上，对并联机械手进行了建模以及装配。首先，本文介绍了三自由度并联机械手机构的工作原理，并对其进行了运动学分析。其中，对机构的自由度进行的计算，采用几何法求得了其运动学正解以及其运动学逆解。其次，对机构进行了速度模型及雅克比矩阵的分析。实现了solidworks对机构的零部件与装配图三维建模。最后，通过个零部件的配合，实现了三自由度并联机械手的装配。关键词：并联机械手；三自由度；3D建模IIABSTRACTWiththerapiddevelopmentofrobottechnology,parallelmanipulatorusedmoreandmorewidely,hasbecomethehotspotinthefieldofnewrobotstoday.Inviewoftheparallelmanipulatormechanismmorecomplexthanthetraditionalserialmanipulatorproblem,basedonalightweighthigh-speedthreedegreeoffreedomparallelmanipulatorasanexample,theDeltaatthecompletionofitskinematics,onthebasisoftheparallelmanipulatorhascarriedonthemodelingandassembly.First,thispaperintroducestheworkingprincipleofthreedegreesoffreedomparallelmanipulatormechanism,andcarriesonthekinematicsanalysis.Amongthem,theinstitutionofdegreeoffreedomforthecalculationofgeometricmethodisusedtoobtainthepositivekinematicssolutionanditsinversekinematicssolution.Second,theinstitutionsforthevelocitymodelandtheJacobimatrixanalysis.Implementsthesolidworksforsparepartsandassemblydrawing3dmodelingoftheorganization.Finally,byaspareparts,implementsthethreedegreeoffreedomparallelmanipulatorassembly.Keywords:Parallelmanipulator；Threedegreesoffreedom；3Dmodeling目录摘要........................................................................................................................IABSTRACT........................................................................................................II第1章引言.......................................................................................................11.1课题背景................................................................................................11.2课题目的及意义....................................................................................11.3课题研究内容........................................................................................1第2章并联机械手的概述.........................................................................32.1关于并联机械手....................................................................................32.1.1并联机械手的定义与特点...............................................................32.1.2并联机械手的研究现状...................................................................42.2并联机械手的工业应用..........................................................................52.3本章小结................................................................................................6第3章三自由度并联机械手的运动学分析........................................73.1机构简介.................................................................................................73.2自由度分析.............................................................................................73.3运动学分析.............................................................................................83.3.1运动学逆解.......................................................................................93.3.2运动学正解.......................................................................................93.3.3速度模型及雅克比矩阵.................................................................123.4本章小结...............................................................................................13第4章并联机械手的建模与装配...........................................................144.1三维建模软件solidworks简介............................................................144.2并联机械手的三维建模..........................................................................144.3并联机械手零件实体造型......................................................................144.4并联机械手装配......................................................................................164.5本章小结...................................................................................................17总结.....................................................................................,............................18参考文献.............................................................................................................19致谢..................................................................................................................20附录..................................................................................................................211第1章引言1.1课题背景翻开整个人类的历史，就会发现这是一部不断认识世界、改造世界的发展历史，一部伴随生产工具不断提高的生产力进步史。18世纪中叶，英国人瓦特发明了蒸汽机是工业革命的象征，也是人类从体力劳动到动态机械制造变化的一次重大飞跃。20世纪中叶之后，已开始出现高度自动化的机械设备，但由于市场的激烈竞争，只有创造出既能不断改变产品适应市场需要，又能具备高效的自动化生产能力的柔性自动化系统才能满足当时的生产环境。在这种情况下，人类的长幻想机器人出现在历史性时刻。自世界第一台工业机器人诞生以来，机器人技术已广泛应用于工业生产中的各个领域，如航空航海、汽车及汽车零部件、加工制造、食品工业、医疗器械、娱乐设施等领域。其中，弧焊机器人，点焊分布机器人，焊接机器人，装配机器人，喷漆机器人和搬运机器人等工业机器人已产业化生产线被广泛采用，它大大降低了人类的劳动强度，也大大提高了生产效率和产品质量。1.2课题目的及意义并联机器人是一种空间多环结构，其表现出刚度大、惯量低、精度高、负重比大、动力性能好以及结构紧凑等优点，这恰好弥补了串联机器人在这些方面的不足，扩宽了机器人的应用范围，因而得到了机器人领域各学者的广泛关注并成为机器人领域新的研究热点。在各行各业中普遍存在的，由人工来完成的诸如抓取