五自由度串并联机器人机构性能的分析与研究

五自由度串并联机器人机构性能的分析与研究
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

摘  要
本文综合了一种新型五自由度混联式机构的构型并分析了其运动学性能，根据其性能及要求设计出样机模型。
首先，文章介绍了该项目的基本工作情况和性能指标，并综合构型确定合适的新型机构。通过螺旋理论分析机构自由度，确定了该混联式机构具有五个自由度——沿空间三维方向能稳定移动并能绕X，Z轴的转动。
其次，结合“回路方程法”和“解定长杆法”推导了机构的运动学逆解，并基于逆解进行速度分析得到雅可比矩阵。在理论上，为奇异规律、工作空间和尺寸优化等内容的研究奠定基础。
再次，通过雅可比矩阵和螺旋理论结合的方法分析机构奇异规律并推导其轨迹。建立了机构工作空间模型，分析其工作空间规律。利用MATLAB软件基于机构工作空间、驱动角、传动角和条件数等因素，在设计空间内对机构结构尺寸进行优化设计。  
最后，对其机械结构系统进行设计，绘制总体装配图和相关的零部件工程图。并加工零件、购买元件，研制出该新型机构的样机，并进行部分校验和实验。
本课题从机构综合到理论分析，最终的样机研制，完成了该五自由度串并联机机构的研发，具有重要的科学研究意义。
  
关键词： 混联式；运动学；工作空间；奇异规律；尺寸优化