機(jī)械手英文文獻(xiàn).

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(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(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 070216 姓 名： 司建星 學(xué) 號(hào)： 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(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度組成的四自由度的機(jī)器人。該機(jī)器人有四個(gè)肢體，包括兩個(gè)相鄰的PRU肢體和兩個(gè)相鄰的SPS肢體，它把基地跟移動(dòng)平臺(tái)相連接。使用約束螺旋理論，對(duì)機(jī)械手進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)和約束進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)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(dòng)栓等等。索引術(shù)語(yǔ)：并聯(lián)機(jī)器人，螺旋理

2、論，奇異性。1 簡(jiǎn)介并聯(lián)機(jī)器人通常由幾個(gè)連接四肢或并聯(lián)腿的固定基地的移動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成。一般而言，并聯(lián)式機(jī)器人擁有多項(xiàng)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(duì)他們的同行提供一些有吸引力的優(yōu)勢(shì)，在欠驅(qū)動(dòng)元件方面，成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡(jiǎn)單。因此，他們有較高的實(shí)踐價(jià)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(lái)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(dòng)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(gè)水平和旋轉(zhuǎn)的自由度。該機(jī)器人通過(guò)兩個(gè)相鄰的PRU肢體和兩個(gè)相鄰的SPS肢體把基地跟移動(dòng)平臺(tái)相連接。根據(jù)螺旋理論，對(duì)機(jī)械手的自由度和約束進(jìn)行了研究，并對(duì)四個(gè)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(gè)移動(dòng)的平臺(tái)是以一個(gè)固定的基地連接四個(gè)肢體（或腿部）。第一個(gè)肢體是R1（P1）/ / U1的，第二個(gè)R2（P2）/ / U2，第三個(gè)中S1-P3- S3和第四個(gè)S2-P4-S4，從底部到平臺(tái)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(hào)“”，"/"

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(guò)兩個(gè)RPU是鏈形成的平面聯(lián)合P1和P2可以滑動(dòng)。2 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)特性分析A 約束分析 機(jī)械手包括四個(gè)肢體。對(duì)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(duì)所有的肢體約束進(jìn)行詳盡的分析。1）約束分析第一個(gè)和第二個(gè)肢體第一和第二肢體是RPU運(yùn)動(dòng)鏈，這將特別在下面的部分進(jìn)行分析。圖2 RPU肢體第一個(gè)肢體是從圖2所示的機(jī)械手中分離出來(lái)的。作為螺釘系統(tǒng)的依賴程度無(wú)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(dòng)螺釘系統(tǒng)可以表示為：假設(shè)第一個(gè)肢體運(yùn)動(dòng)螺旋系，它的反向螺釘，即約束螺絲?；诜绰菪碚?，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(gè)一樣，第二個(gè)肢體有兩個(gè)線性無(wú)關(guān)約束螺絲，一個(gè)是約束力量沿軸的U2的聯(lián)合4，而另一個(gè)表

6、示為約束沿垂直方向的這兩個(gè)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(gè)和第四個(gè)肢體都是SPS的運(yùn)動(dòng)鏈。大家都知道，SPS肢體運(yùn)動(dòng)螺旋系由六個(gè)線性無(wú)關(guān)螺絲組成，沒(méi)有反向的螺釘（約束螺絲）存在。因此，第三和第四位肢體對(duì)機(jī)械手的移動(dòng)平臺(tái)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(dòng)平臺(tái)只受限于第一和第二部分肢體，即它是由$1r ,$2r, $3r ,$4r四個(gè)自由度來(lái)約束的。在機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，軸的U1聯(lián)合2總是平行于軸的U2的軸4，因此，這兩個(gè)約束力量和$1r和$3r共面平行。由于兩個(gè)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(dòng)平臺(tái)的選擇，另一對(duì)$4r是多余的約束。B 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)螺旋理論，當(dāng)機(jī)械臂通過(guò)約束力量相互平行，一個(gè)水平和一個(gè)旋轉(zhuǎn)施加的限制。因此，兩自由度機(jī)械手的限制，一個(gè)是沿軸2的聯(lián)合U1，一個(gè)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(dòng)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(dòng)平臺(tái)連續(xù)旋轉(zhuǎn)一段時(shí)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(huì)改變。該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)不是瞬間的。這是因?yàn)樽杂啥鹊臄?shù)目不改變它的運(yùn)動(dòng)。C 流動(dòng)性

8、分析 通過(guò)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(gè)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(gè)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(dòng)平臺(tái)奇異位形的主因?yàn)樽饔迷趧?dòng)平臺(tái)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(gè)是純約束力, 另一個(gè)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(dòng)平臺(tái)奇異: (1)當(dāng)四個(gè)約束力矢量不能共點(diǎn)共面(不能合成一個(gè)綜合約束線矢量) ,

9、 此時(shí)動(dòng)平臺(tái)將失去一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)自由度。 (2)當(dāng)四個(gè)約束力偶不能共面,動(dòng)平臺(tái)將失去一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。(3)當(dāng)同時(shí)發(fā)生(1),(2)種情況時(shí),動(dòng)平臺(tái)將失去一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。通常, 支鏈上的任何一個(gè)關(guān)節(jié)都可選擇為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。然而, 由于機(jī)構(gòu)的特殊性, 驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的選擇不適當(dāng)時(shí)將會(huì)影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性; 在這種情況下, 當(dāng)所有的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)鎖定 時(shí), 機(jī)構(gòu)仍然具有一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。 為了避免驅(qū)動(dòng)奇異, 驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的配置應(yīng)該滿足以下條件: 當(dāng)所有的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)鎖定 , 作用在動(dòng)平臺(tái)上的力螺旋系統(tǒng)的階數(shù)等于6。對(duì)于單一驅(qū)動(dòng)的支鏈, 當(dāng)鎖定驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)時(shí), 每個(gè)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(lái)的階數(shù)為n) , 這個(gè)所增加的力螺旋與關(guān)節(jié)上除驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的螺旋外的所有的被動(dòng)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(gè)約束力量線狀獨(dú)立。因此，移動(dòng)平臺(tái)的自由度是零，顯示聲明，柱狀節(jié)理的四個(gè)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(tái)上的約束力量是線性獨(dú)立的,那么奇異性就會(huì)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(gè)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(gè)相交于一點(diǎn)，即在一軸點(diǎn)的四個(gè)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(gè)點(diǎn)相交的最大數(shù)

11、量為3，四個(gè)約束力量，并是線性的依賴，而且他們的線性無(wú)關(guān)的最大數(shù)量為3，線性無(wú)關(guān)的最大數(shù)量的約束螺旋機(jī)械手系統(tǒng)是5，對(duì)數(shù)螺旋運(yùn)動(dòng)6-5 = 1，即一個(gè)自由度。換句話說(shuō)，該機(jī)器人平臺(tái)已經(jīng)不是執(zhí)行器的輸入，它仍然擁有一個(gè)瞬時(shí)自由度，所以這個(gè)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(gè)軸線相互平行，即四個(gè)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(gè)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(duì)運(yùn)動(dòng)螺旋數(shù)為6 - 5 = 1，即一個(gè)瞬間自由度。換句話說(shuō)，該機(jī)器人平臺(tái)已經(jīng)不是執(zhí)行器的輸入，

12、它仍然擁有一個(gè)自由度，所以這個(gè)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(gè)分支的軸的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器和第二個(gè)在N1點(diǎn)處相交，在第三個(gè)分支的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)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(dòng)器和兩個(gè)平行的第三和第四肢體相交確定飛機(jī)的兩個(gè)執(zhí)行器軸確定的平面，并指出n1和n2找到符合也就是說(shuō)兩個(gè)約束力量$3r和$4r軸相交于一點(diǎn)，另一點(diǎn)軸的兩個(gè)約束力量$5r和$6r相交，而且這兩個(gè)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(xiàng)，在某些情況下，第一個(gè)分支的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器和第二個(gè)在N1處相交，通過(guò)點(diǎn)M和n1的平面是由垂直于兩個(gè)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(dòng)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(tái)是由兩個(gè)可以沿著平面滑動(dòng)的RPU