機(jī)械手英文文獻(xiàn).

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 070216 姓 名： 司建星 學(xué) 號： 070216311 附 件： 1.譯文；2.原文； 2011年5月5日一種新型2T2R四自由度并聯(lián)機(jī)器人摘要-最近提出了一種新型的并聯(lián)機(jī)器人,它是由兩個移動自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度組成的四自由度的機(jī)器人。該機(jī)器人有四個肢體，包括兩個相鄰的PRU肢體和兩個相鄰的SPS肢體，它把基地跟移動平臺相連接。使用約束螺旋理論，對機(jī)械手進(jìn)行的運(yùn)動和約束進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對其配置進(jìn)行了詳細(xì)討論。機(jī)械手可開發(fā)4軸并聯(lián)機(jī)床，如阻尼器，振動栓等等。索引術(shù)語：并聯(lián)機(jī)器人，螺旋理

2、論，奇異性。1 簡介并聯(lián)機(jī)器人通常由幾個連接四肢或并聯(lián)腿的固定基地的移動平臺構(gòu)成。一般而言，并聯(lián)式機(jī)器人擁有多項優(yōu)點(diǎn)，包括高剛度，高精度，高負(fù)荷。因而被廣泛應(yīng)用于諸如工業(yè)機(jī)器人，微機(jī)器人，虛擬軸并聯(lián)機(jī)床等領(lǐng)域。少自由度并聯(lián)式機(jī)器人可以對他們的同行提供一些有吸引力的優(yōu)勢，在欠驅(qū)動元件方面，成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡單。因此，他們有較高的實(shí)踐價值和更廣泛的應(yīng)用前景。各種各樣的2T2R并聯(lián)機(jī)器人已經(jīng)在文獻(xiàn)中提出了。合成的2T2R TPM的類型以螺旋理論為基礎(chǔ)已經(jīng)被調(diào)查出來了。與2T2R的PMS可以被看作是4軸并聯(lián)機(jī)床樣機(jī)一樣，為船舶在航行阻尼裝置開發(fā)和作物收獲機(jī)振動篩等。在這篇論文中，提出了一種新型4

3、自由度的并聯(lián)機(jī)器人。它有兩個水平和旋轉(zhuǎn)的自由度。該機(jī)器人通過兩個相鄰的PRU肢體和兩個相鄰的SPS肢體把基地跟移動平臺相連接。根據(jù)螺旋理論，對機(jī)械手的自由度和約束進(jìn)行了研究，并對四個奇異的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了討論。2 機(jī)械手的體系結(jié)構(gòu)描述 2RPU-2SPS機(jī)械手的結(jié)構(gòu)在這里提出的新的機(jī)械手的幾何結(jié)構(gòu)如圖所示。 1，其中一個移動的平臺是以一個固定的基地連接四個肢體（或腿部）。第一個肢體是R1（P1）/ / U1的，第二個R2（P2）/ / U2，第三個中S1-P3- S3和第四個S2-P4-S4，從底部到平臺序列，其中R,P,U和s分別表示旋轉(zhuǎn)，棱柱狀，普遍和球節(jié)點(diǎn)。符號“”，"/"

4、,和“ - ”代表被鄰近關(guān)節(jié)軸垂直，互相平行或隨機(jī)。值得注意的是，第一和第二部分肢體的RPU是連接和共面的，U1的關(guān)節(jié)軸1是共線的軸三U2的關(guān)節(jié)部位。此外，該軸2 U1的關(guān)節(jié)的軸與關(guān)節(jié)軸U2的4的R1 R2的軸相互平行。通過兩個RPU是鏈形成的平面聯(lián)合P1和P2可以滑動。2 機(jī)械手的運(yùn)動特性分析A 約束分析 機(jī)械手包括四個肢體。對機(jī)械手的四肢所有約束進(jìn)行了分析與研究。以螺桿上的理論為基礎(chǔ)，對所有的肢體約束進(jìn)行詳盡的分析。1）約束分析第一個和第二個肢體第一和第二肢體是RPU運(yùn)動鏈，這將特別在下面的部分進(jìn)行分析。圖2 RPU肢體第一個肢體是從圖2所示的機(jī)械手中分離出來的。作為螺釘系統(tǒng)的依賴程度無關(guān)

5、的參考框架，地方坐標(biāo)系O型xyz是連接到U1的聯(lián)合中心的普遍點(diǎn)，X軸的選擇是共線到U1的聯(lián)合軸，Y軸是共線到U1的聯(lián)合。Z是由右手法則定義的軸。 L為U1的聯(lián)合與中心點(diǎn)和R1的聯(lián)合中心點(diǎn)的距離，為P1的關(guān)節(jié)之間的軸和Z軸的夾角。該R1P1U1肢體的運(yùn)動螺釘系統(tǒng)可以表示為：假設(shè)第一個肢體運(yùn)動螺旋系，它的反向螺釘，即約束螺絲。基于反螺旋理論，肢體的R1P1U1約束螺旋系統(tǒng)推斷為其中表示約束沿Y軸，即U1的聯(lián)合二軸力，并表示約束沿z軸的夫婦，即垂直于兩軸1和軸的U1聯(lián)合2。由于在第一和第二肢體都是RPU鏈，如同第一個一樣，第二個肢體有兩個線性無關(guān)約束螺絲，一個是約束力量沿軸的U2的聯(lián)合4，而另一個表

6、示為約束沿垂直方向的這兩個軸3和軸4的U2聯(lián)合。2）第三和第四肢體的約束分析第三個和第四個肢體都是SPS的運(yùn)動鏈。大家都知道，SPS肢體運(yùn)動螺旋系由六個線性無關(guān)螺絲組成，沒有反向的螺釘（約束螺絲）存在。因此，第三和第四位肢體對機(jī)械手的移動平臺不施加約束。3）機(jī)械手的約束分析基于上述分析的基礎(chǔ)上，提出了機(jī)械手的移動平臺只受限于第一和第二部分肢體，即它是由$1r ,$2r, $3r ,$4r四個自由度來約束的。在機(jī)械手的運(yùn)動過程，軸的U1聯(lián)合2總是平行于軸的U2的軸4，因此，這兩個約束力量和$1r和$3r共面平行。由于兩個向量共面和平行線是線性獨(dú)立的，$2r和$4r是線性獨(dú)立的。$2r和$4r是平

7、行的，所以$2r和$4r線性相關(guān)。當(dāng)為$2r約束的移動平臺的選擇，另一對$4r是多余的約束。B 機(jī)械手的運(yùn)動分析根據(jù)螺旋理論，當(dāng)機(jī)械臂通過約束力量相互平行，一個水平和一個旋轉(zhuǎn)施加的限制。因此，兩自由度機(jī)械手的限制，一個是沿軸2的聯(lián)合U1，一個是圍繞旋轉(zhuǎn)軸1所定義的平面和軸2正常的聯(lián)合U1。正如上述分析，機(jī)械手的運(yùn)動可以很容易地推導(dǎo)出，二維的平面上的水平，垂直的聯(lián)合U1的軸2，軸4的聯(lián)合U2，以及周圍的任何二維旋轉(zhuǎn)軸1和軸2聯(lián)合U1。在機(jī)械手移動平臺連續(xù)旋轉(zhuǎn)一段時間后，該分行的限制仍然是相同的，因此約束系統(tǒng)的機(jī)械手不會改變。該機(jī)器人的運(yùn)動不是瞬間的。這是因?yàn)樽杂啥鹊臄?shù)目不改變它的運(yùn)動。C 流動性

8、分析 通過一般Grubler - Kutzbach給出的標(biāo)準(zhǔn)，PM的自由度的數(shù)目是其中F代表自由度機(jī)械手，D的任務(wù)空間的維數(shù)（d=6-，是公共約束），n為鏈接的數(shù)量，G為關(guān)節(jié)數(shù)，ft為第i個自由度的數(shù)目聯(lián)合，v為冗余約束的數(shù)目，為局部自由度的數(shù)目。機(jī)械手包含不公開的限制，兩個冗余的制約和兩名局部的自由度。4 奇異結(jié)構(gòu)分析 引起動平臺奇異位形的主因?yàn)樽饔迷趧悠脚_上的約束矢量線性相關(guān)。 由于2R2T四自由度并聯(lián)機(jī)器人由兩種約束類型組成 (一個是純約束力, 另一個是純約束力偶), 該機(jī)構(gòu)奇異性分析中, 有3種情況可導(dǎo)致動平臺奇異: (1)當(dāng)四個約束力矢量不能共點(diǎn)共面(不能合成一個綜合約束線矢量) ,

9、 此時動平臺將失去一個或多個移動自由度。 (2)當(dāng)四個約束力偶不能共面,動平臺將失去一個或多個轉(zhuǎn)動自由度。(3)當(dāng)同時發(fā)生(1),(2)種情況時,動平臺將失去一個或多個移動和轉(zhuǎn)動自由度。通常, 支鏈上的任何一個關(guān)節(jié)都可選擇為驅(qū)動關(guān)節(jié)。然而, 由于機(jī)構(gòu)的特殊性, 驅(qū)動關(guān)節(jié)的選擇不適當(dāng)時將會影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性; 在這種情況下, 當(dāng)所有的驅(qū)動關(guān)節(jié)鎖定 時, 機(jī)構(gòu)仍然具有一個或多個運(yùn)動自由度。 為了避免驅(qū)動奇異, 驅(qū)動關(guān)節(jié)的配置應(yīng)該滿足以下條件: 當(dāng)所有的驅(qū)動關(guān)節(jié)鎖定 , 作用在動平臺上的力螺旋系統(tǒng)的階數(shù)等于6。對于單一驅(qū)動的支鏈, 當(dāng)鎖定驅(qū)動關(guān)節(jié)時, 每個支鏈上的反螺旋系統(tǒng)的階數(shù)將增加到n+1(假設(shè)

10、原來的階數(shù)為n) , 這個所增加的力螺旋與關(guān)節(jié)上除驅(qū)動關(guān)節(jié)的螺旋外的所有的被動關(guān)節(jié)的螺旋互為反螺旋(它們之間的互易積為0)。推斷從（4），當(dāng)合理structura參數(shù)的選擇，這六個約束力量線狀獨(dú)立。因此，移動平臺的自由度是零，顯示聲明，柱狀節(jié)理的四個選定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是合理的。如果選擇的結(jié)構(gòu)參數(shù)不合理以及強(qiáng)加在平臺上的約束力量是線性獨(dú)立的,那么奇異性就會發(fā)生。根據(jù)(4),當(dāng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生改變是,由操縱器的線性相關(guān)性分析,這四個奇異的配置可以得到。1) 在圖4（a）所示，在某些情況下，執(zhí)行器的四個相交于一點(diǎn)，即在一軸點(diǎn)的四個約束力量，軸和軸相交。作為線性獨(dú)立的空間約束的力量在一個點(diǎn)相交的最大數(shù)

11、量為3，四個約束力量，并是線性的依賴，而且他們的線性無關(guān)的最大數(shù)量為3，線性無關(guān)的最大數(shù)量的約束螺旋機(jī)械手系統(tǒng)是5，對數(shù)螺旋運(yùn)動6-5 = 1，即一個自由度。換句話說，該機(jī)器人平臺已經(jīng)不是執(zhí)行器的輸入，它仍然擁有一個瞬時自由度，所以這個條件是機(jī)械手的奇異配置.2） 所示圖4（b），在一定條件下，執(zhí)行器的四個軸線相互平行，即四個約束力量，軸和軸相互平行。由于線性獨(dú)立約束力的空間相互平行的最大數(shù)量為3，四個約束力量，并相互依賴，而且他們的相互獨(dú)立的最大數(shù)量為3，線性獨(dú)立最大數(shù)量的限制螺釘系統(tǒng)機(jī)械手是5，對運(yùn)動螺旋數(shù)為6 - 5 = 1，即一個瞬間自由度。換句話說，該機(jī)器人平臺已經(jīng)不是執(zhí)行器的輸入，

12、它仍然擁有一個自由度，所以這個條件是機(jī)械手的奇異配置。3）所示圖4（c），在一定條件下，第一個分支的軸的兩個驅(qū)動器和第二個在N1點(diǎn)處相交，在第三個分支的兩個驅(qū)動器軸和第四位相交于一點(diǎn)N2，由在第一部分肢體和第二部分肢體的傳動器和兩個平行的第三和第四肢體相交確定飛機(jī)的兩個執(zhí)行器軸確定的平面，并指出n1和n2找到符合也就是說兩個約束力量$3r和$4r軸相交于一點(diǎn)，另一點(diǎn)軸的兩個約束力量$5r和$6r相交，而且這兩個交點(diǎn)找到一行，其中由一軸確定的平面$5r相交由$3r和$4r確定的平面。4）如圖所示。 4（d）項，在某些情況下，第一個分支的兩個驅(qū)動器和第二個在N1處相交，通過點(diǎn)M和n1的平面是由垂直于兩個執(zhí)行器軸確定的平面。在第三肢器軸與N2和N3點(diǎn)，分別是在第四肢體M驅(qū)動器軸。5 結(jié)論一種新型2RPU - 2SPS 4自由度并聯(lián)機(jī)器人提出后，該平臺是由兩個可以沿著平面滑動的RPU