六自由度并联机器人简介课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,文献阅读报告：,六自由度并联机器人简介,指导老师：艾力玉苏甫,报告人：胡开宇,1,文献阅读报告：六自由度并联机器人简介指导老师：艾力玉苏甫,目录,题目,发展与应用,原理,伺服系统建模,我们的设备,2,目录2,题目,南仁东,.,中国科学,G,辑,.,物理学 力学 天文学,2005,35(5).,段艳斌等,.,机械设计与制造,.2013,(8).,3,题目南仁东.中国科学G辑.物理学 力学 天文学,200,题目,比较项目,并联机器人,串联机器人,工作空间,小,大,刚度,高,低,奇异性问题,很多,不多,负载能力,高,低,惯量,小,大,结构,复杂,简单,位置精度,误差平均化,误差积累,速度,较高,较低,加速度,较高,较低,承载力,多杆积累,单杆限制,位置反解,容易,困难,位置正解,困难,容易,控制,复杂,简单,Yiu Y.K.Ph.D.Thesis.Hong Kong:The Hong Kong University of Science and Technology.2002,4,题目比较项目并联机器人串联机器人工作空间小大刚度高低奇异性问,发展与应用,并联机器人简介,并联机构的研究最早可以追溯到,1813,年，著名数学家,A.Cauchy,对结构相连的八面体运动的可能性产生了兴趣并进行了研究；,十九世纪末工程师已经开始对空间机构进行研究了；,1931,年，,Gwinnett,在其专利中提出了一种并联机构的娱乐装置；,1940,年，,Pollard,在其专利中提出了一种空间工业并联机构，用于汽车的喷漆,1949,年,Gough,采用并联机构制作了轮胎检测装置；,5,发展与应用并联机器人简介5,发展与应用,直到,1962,年才出现相关的文字报道；,1965,年，,Stewart,在他的一篇文章提出了一种,6,自由度的并联机构，并建议可以将该机构用于飞行器、受人类控制的宇宙飞船，还可以作为新型机床的设计基础；,J.Tindale,建议将该形式的机构用于矿山开采机构和海上钻井平台；,D.Stewart.a platform with six degrees of freedomJ.proc instn mech engrs.Vol.180,No.15,1965,6,发展与应用直到1962年才出现相关的文字报道；6,发展与应用,1978,年，澳大利亚著名机构学家,Hunt,提出可以应用,6,自由度的,Stweart,平台机构作为机器手的思想；,1979,年,Mccallino,等人首次设计出了在小型计算机控制下，在精密组装中完成校准任务的并联机器人，从而真正拉开了并联机器人研究的序幕，越来越多的学者投入到研究之中；,到,80,年代末期特别是,90,年代以来，并联机器人广为注意，并成为了新的热点，许多大型会议都设多个专题进行讨论，国际上名的学者有,Warldron,，,Roth,，,Gosselin,，,Fenton,，,Merlet,，,Angele,等。,王海东,.,并联机器人机构构型与性能分析,D.,秦皇岛：燕山大学，,2001.,张志涛,.Stewart,类六自由度并联机构的研制,D.,天津：天津大学，,2009.,7,发展与应用1978年，澳大利亚著名机构学家Hunt提出可以应,发展与应用,对于,传统的,Stewart,并联机构,，,从结构上看,运动的动平台,(platform),通过六个运动链,(chain),或分支,(leg),与固定平台,(base),相联接,每个分支与动平台的联接为球铰或虎克铰,与定平台的联接为虎克铰或球铰。从理论上讲这六个分支可以任意摆放,每个分支由惟一的驱动控制器驱动,运动平台的运动是通过这六个分支的可驱动杆件的伸缩来实现的,它是一种复杂的六自由度相协调的空间运动。通常也称之为,6-6,型,Stewart,平台。通过引入复合球铰，可以得到,6-3,型或,3-3,型,Stewart,平台机构,。,王海东,.,并联机器人机构构型与性能分析,D.,秦皇岛：燕山大学，,2001.,张志涛,.Stewart,类六自由度并联机构的研制,D.,天津：天津大学，,2009.,候凯翔,.,六自由度动感体验设备及控制系统开发,D.,长春：吉林大学，,2011.,8,发展与应用对于传统的Stewart并联机构，从结构上看,运动,发展与应用,应用领域,训练模拟器,/,驾驶模拟器,训练用飞行模拟器具有节能、经济、安全、不受场地和气候条件限制等优点。目前已成为各类飞行员训练必备工具。,Stewart,在,1965,年首次提出把六自由度并联机构作为飞行模拟器，开此应用的先河。目前，国际上有大约,70,家公司生产基于并联机构的各种运动模拟器。并联平台机构在军事方面也得到了应用，将平台装于坦克或军舰上，用它来模拟仿真路面谱和海面谱，以使目标的瞄准设计过程中不受这些因素的干扰，达到准确击中目标的目的。,9,发展与应用应用领域9,发展与应用,检测产品在模拟的反复冲击、振动下的运行可靠性,Gough,在,1948,年提出用一种关节连接的机器来检测轮胎。轮胎检测是将轮胎安装在试验台轮毂上，施加载荷并让其高速旋转，通过测定轮胎旋转时所受的径向、侧向和纵向滚动阻力的变化值。并联机构的灵活性和高刚度具有很大的优势。目前，,Stewart,平台仍广泛用于轮胎均匀性检测和动平衡实验。,李仕华,.,几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究,D.,秦皇岛：燕山大学，,2004.,10,发展与应用 检测产品在模拟的反复冲击、振动下的运行可靠性李仕,发展与应用,娱乐运动模拟,平,台,运动仿真,就是因为,能给人以动感刺激,才,逐步进入娱乐业,的,。运动的并联平台配以视景、音响以及触觉等。如美国和日本的“星球航行”、“宇宙航行”等娱乐设施均采用并联机构平台。,在中国我们也有比如“动感电影”，又叫“模拟电影系统”,候凯翔,.,六自由度动感体验设备及控制系统开发,D.,长春：吉林大学，,2011.,李仕华,.,几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究,D.,秦皇岛：燕山大学，,2004,11,发展与应用娱乐运动模拟平台候凯翔.六自由度动感体验设备及控制,发展与应用,并联机床,虚拟轴车床是并联机构在工程应用领域最成功的范例,与传统数控机床相比较,它具有传动链短、结构简单、制造方便、刚性好、重量轻、速度快、切削效率高、精度高、成本低等优点,容易实现六轴联动,因而能加工复杂的三维曲面。,1994,年在芝加哥国际机床博览会上，美国,Giddings&Lewis,公司和英国,Geodetic,公司首次展出了称为,VARIAX,和,Hexapods,的虚拟轴机床，被认为是二十世纪以来机床结构的最大变革与创新。,1997,年在德国汉诺威国际机床博览会,(EMO97),和,1999,年巴黎国际机床博览,会,(EMO99),上，又推出了多种并联机床样机。,李仕华,.,几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究,D.,秦皇岛：燕山大学，,2004,12,发展与应用并联机床12,发展与应用,我国第一台虚拟轴机床原型样机,VAMTIY,已由清华大学和天津大学联合开发,；,天津大学和天津第一机床总厂合作于,1999,年研制了三坐标并联机床商品化样机,LINAPOD,；,哈尔滨工业大学,燕山大学,李仕华,.,几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究,D.,秦皇岛：燕山大学，,2004.,13,发展与应用我国第一台虚拟轴机床原型样机VAMTIY已由清华大,发展与应用,鲁尔大学天文研究所,1.5m,口径光学望远镜,李仕华,.,几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究,D.,秦皇岛：燕山大学，,2004.,14,发展与应用鲁尔大学天文研究所李仕华.几种空间少自由度并联机器,发展与应用,15,发展与应用15,原理,并联机器人的自由度计算公式为：,式中：,表示机构的自由度，,m,表示活动构件总数，,n,表示运动副件的个数，,p,i,表示第,i,个运动副的限制自由度数。,虎克铰链的限制自由度数为,4,，球铰链的限制自由度数为,3,，滑动缸体的限制自由度数为,5,。,传统的六自由度并联机器人活动构件的总数一般为,13,个。,综上，六自由度并联机器人的自由度为：,6,*,13-(6,*,3+6,*,4+6,*,5)=6,张志涛,.Stewart,类六自由度并联机构的研制,D.,天津：天津大学，,2009.,16,原理 并联机器人的自由度计算公式为：式中：表示机构的自由度,原理,球铰链,虎克铰链,缸体,17,原理球铰链虎克铰链缸体17,原理,位置反解：,初始位置时，静坐标系,O-XYZ,与参考坐标系完全重合，将动坐标依次绕,X,、,Y,、,Z,轴分别旋转,、,、,角，所得到的旋转矩阵为：,式中：,c=cos,，,s=sin,候凯翔,.,六自由度动感体验设备及控制系统开发,D.,长春：吉林大学，,2011.,18,原理位置反解：初始位置时，静坐标系O-XYZ与参考坐标系完全,原理,然后将动坐标系分别沿着参考坐标系,X,、,Y,、,Z,轴分别平移,a,、,b,、,c,，齐次转换矩阵为：,综上，可得到动坐标系到参考坐标系的转换矩阵为：,候凯翔,.,六自由度动感体验设备及控制系统开发,D.,长春：吉林大学，,2011.,19,原理然后将动坐标系分别沿着参考坐标系X、Y、Z轴分别平移a、,原理,位置反解就是根据运动平台的位姿反求出各个驱动缸的伸长量，要实现这一求解过程，首先需要对六自由度并联机器人参考坐标系和动坐标系。,候凯翔,.,六自由度动感体验设备及控制系统开发,D.,长春：吉林大学，,2011.,20,原理位置反解就是根据运动平台的位姿反求出各个驱动缸的伸长量，,原理,上下平台各铰点分别在参考坐标系和动坐标系中的坐标为：,21,原理上下平台各铰点分别在参考坐标系和动坐标系中的坐标为：21,原理,22,原理22,原理,23,原理23,伺服系统建