三自由度并联机器人机构设计及性能分析开题报告

1. 研究目的与意义

1965年，德国stewart发明了六自由度并联机构，并作为飞行模拟器用于训练飞行员。1978年澳大利亚著名机构学教授hunt提出将并联机构用于机器人手臂。并联机构是一种由多个并行链构成的闭环系统，与传统的串联结构相比：(1)并联机构刚度大结构稳定；(2)承载能力大；(3)微动精度高；(4)运动负荷小；(5)在位置求解上，串联机构正解容易但反解十分困难，并联机构正解困难但反解却非常容易，与串联机构形成了互补关系。由于其卓越的性能优点及巨大的应用潜力，在工业生产，航空航天，医疗技术等领域得到了广泛应用。

目前，国内外学术界与工程界对研究和开发并联机构都非常重视。我国已在国家“九五”科研攻关计划中对并联机构的研究与开发予以支持。中国科学院沈阳自动化研究所，清华大学，哈尔滨工业大学等知名高校与研究机构也在积极从事并联机构的研究与优化工作，也与相关企业合作开发出了各种结构形式各异的样机。而国外自1994年芝加哥国际机床博览会上首次展出了称为“六足虫”和“变异型”的数控机床与加工中心并引起了轰动后，全球各主要工业国家也投入了大量人力物力进行并联机构的研究与开发。美国ingersollmihing公司、giddingsamp;lewis公司和hexal公司，，俄罗斯lapik公司，德国mikromat公司，日立公司、三菱公司等单位相继研制出不同结构形式的数控机床，激光加工和水射流机床等基于并联机构的制造设备。

经过几十年的研究，并联机构依旧是研究热门，并且由于其卓越性能与巨大潜力已被应用于各行业的尖端领域。

2. 研究内容与预期目标

本次主要研究呢绒为完成三自由度空间并联机器人的总体设计，包括结构设计，运动分析，关键部分结构分析及相关参数的计算。课题具体内容如下：

1.对三自由度并联机器人进行运动学分析，确定整体方案；

2.对运动部分的实际工作空间进行分析，再根据给定的工作空间初选运动平台的半径及其他相关参数，设计出并联机构的结构尺寸。

3. 研究方法与步骤

在三自由度并联机器人的设计中，首先对机构相关资料进行收集。

分析其需要实现的功能和工作原理，找到存在的问题；结合所学知识，做出机构的整体规划，采用solidworks三维建模，进行物理动力学分析、碰撞检查，不断优化，完善设计方案。

计算相关参数，画零件图和装配图。

4. 参考文献

[1] 黄真. 并联机器人及其机构学理论_黄真[J]. 燕山大学学报,#8194;1998.

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[17]谢福贵，刘辛军. 一种具有高灵活特性的三自由度空间并联机构清华大学[P]，2012.

5. 工作计划

1. 2022.01.15－2022.02.28 消化已有资料，查阅相关文献资料，完成外文翻译；

2. 2022.03.01－2022.03.10 查阅资料，机器人机构特性和工作原理分析；

3. 2022.03.11－2022.03.20 机构参数计算；