




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、高等機(jī)構(gòu)學(xué),YSU,燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,螺旋理論基礎(chǔ) 基于螺旋理論的自由度分析原理 空間機(jī)構(gòu)的位置分析 運(yùn)動影響系數(shù)原理 空間機(jī)構(gòu)動力學(xué) 基于約束螺旋理論的并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合 空間機(jī)構(gòu)的奇異分析,本門課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容,位置正解 已知輸入?yún)?shù)求輸出參數(shù),即已知驅(qū)動器位置求解 動平臺的位姿。 位置反解 已知輸出參數(shù)求輸入?yún)?shù),即已知動平臺位姿求解驅(qū)動器的位置。 注意:串聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解易于處理,逆解相對困難;并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解處理困難,逆解相對容易,但一些少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的逆解處理也相對困難。,空間機(jī)構(gòu)位置分析,解析法:根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成特征建立約束方程組,采用多種方法從約束方程組中消去中間參數(shù),得到
2、單參數(shù)多項(xiàng)式后再求解。方法包括矢量代數(shù)法、幾何法、矩陣法和四元數(shù)法等。 優(yōu)點(diǎn)是可以得到全部解;缺點(diǎn)是難度較大,只有方法上的通用性,但個例均須結(jié)合具體情況進(jìn)行分析和處理。 數(shù)值法:采用的方法用數(shù)值逼近的方法解非線性方程組(例如:牛頓迭代法)。數(shù)值法可以較快地的求得任何機(jī)構(gòu)的實(shí)數(shù)解,但一般不能得到全部解。 一般而言,初值選取及搜索算法對收斂性及精度影響較大。,空間機(jī)構(gòu)位置分析,分析方法,6-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置分析,6-SPS機(jī)構(gòu)上、下平臺以6個分支相連,每個分支兩端是兩個球鉸,中間是一個移動副。為六自由度機(jī)構(gòu)。,其中,R為上平臺的方向余弦矩陣,P為上平臺坐標(biāo)系原點(diǎn)在固定參考系中的坐標(biāo)。二者均為已知
3、量。,建立如圖所示坐標(biāo)系。當(dāng)給定機(jī)構(gòu)的各個結(jié)構(gòu)尺寸后,利用幾何關(guān)系,可以很容易寫出上下平臺各鉸鏈點(diǎn)在各自坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值,再利用下式可求出上平臺鉸鏈點(diǎn)在固定參考系下的坐標(biāo)值。,則6個驅(qū)動器桿長矢量Li可以表示為:,3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,機(jī)構(gòu)由定平臺O-A1A2A3,動平臺D-a1a2a3以及三個對稱的RPS分支構(gòu)成。 構(gòu)的所有邊長都為M 。(初始位形下li=M。),3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,3個RPS分支可以對動平臺施加一個約束力。,這三個約束力在空間交錯分布,相互之間線性無關(guān),約束了機(jī)構(gòu)動平臺的三個移動自由由度,機(jī)構(gòu)只剩下三個“轉(zhuǎn)動”自由度。,自由度分析,3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)
4、構(gòu)位置分析,機(jī)構(gòu)動平臺有3個轉(zhuǎn)動自由度,三個獨(dú)立參數(shù)可以確定機(jī)構(gòu)的位姿。 在進(jìn)行反解時,動平臺的姿態(tài)是已知的??捎靡粋€姿態(tài)矩陣描述為:,位置反解,(1),3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,三個轉(zhuǎn)動副在定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為 三個球面副在動坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為:,位置反解,(2),(3),3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,動坐標(biāo)系與定坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換公式為,位置反解,(5),假設(shè)動坐標(biāo)系的原點(diǎn)在定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為,(4),3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,(2)(3)(4)代入(5),可以得到三個球面副在定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為:,位置反解,(6),3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,由于受轉(zhuǎn)動副的限制,每個RPS
5、分支只能在垂直于分支轉(zhuǎn)動副的平面內(nèi)運(yùn)動,球副的坐標(biāo)應(yīng)滿足 由(5)(6),可以得到動平臺原點(diǎn)的坐標(biāo)為,位置反解,(7),(8),3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,根據(jù)驅(qū)動副桿長的定義,有,位置反解,將式(2)(6)代入式(9) ,可以得到驅(qū)動副的長度為,(9),(10),3-US并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,機(jī)構(gòu)由定平臺O-A1A2A3,動平臺D-a1a2a3以及三個對稱的US分支構(gòu)成。 構(gòu)的所有邊長都為M 。(初始位形下li=M。),3-US并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,US分支可以對動平臺施加一個約束力。,這三個約束力在空間交錯分布,相互之間線性無關(guān),約束了機(jī)構(gòu)動平臺的三個移動自由由度,機(jī)構(gòu)只剩下三個“轉(zhuǎn)動
6、”自由度。,自由度分析,3-US并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,機(jī)構(gòu)動平臺有3個轉(zhuǎn)動自由度,三個獨(dú)立參數(shù)可以確定機(jī)構(gòu)的位姿。 在進(jìn)行反解時,動平臺的姿態(tài)是已知的。可用一個姿態(tài)矩陣描述為:,位置反解,(1),3-US并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,三個轉(zhuǎn)動副在定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為 三個球面副在動坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為:,位置反解,(2),(3),3-US并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,動坐標(biāo)系與定坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換公式為,位置反解,(5),假設(shè)動坐標(biāo)系的原點(diǎn)在定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為,(4),3-US并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,(2)(3)(4)代入(5),可以得到三個球面副在定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為:,位置反解,(6),3-US并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分
7、析,由于球面副位于一個以U副為球心的球面上,則球面副中心點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)滿足如下的約束方程,位置反解,(7),將式(6)代入式(7),可以的到動平臺原點(diǎn)坐標(biāo)的三元二次方程組,從而可以求解出動平臺原點(diǎn)坐標(biāo),進(jìn)而可以解出驅(qū)動副的轉(zhuǎn)角,3-CS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,機(jī)構(gòu)由定平臺O-A1A2A3,動平臺D-a1a2a3以及三個對稱的CS分支構(gòu)成。 構(gòu)的所有邊長都為M 。(初始位形下li=M。),3-CS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,CS分支可以對動平臺施加一個約束力。,這三個約束力在空間交錯分布,相互之間線性無關(guān),約束了機(jī)構(gòu)動平臺的三個移動自由由度,機(jī)構(gòu)只剩下三個“轉(zhuǎn)動”自由度。,自由度分析,3-CS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位
8、置分析,機(jī)構(gòu)動平臺有3個轉(zhuǎn)動自由度,三個獨(dú)立參數(shù)可以確定機(jī)構(gòu)的位姿。 在進(jìn)行反解時,動平臺的姿態(tài)是已知的??捎靡粋€姿態(tài)矩陣描述為:,位置反解,(1),3-CS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,三個球面副在動坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為:,位置反解,(2),(3),假設(shè)動坐標(biāo)系的原點(diǎn)在定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為,3-CS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,動坐標(biāo)系與定坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換公式為,位置反解,(5),(4),(1)(2)(3)代入(4),可以得到三個球面副在定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為:,3-CS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,由于球面副位于一個以C副為中心線的圓柱面上,則球面副中心點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)滿足如下的約束方程,位置反解,(6),3-CS并聯(lián)角臺機(jī)
9、構(gòu)位置分析,位置反解,將式(5)代入式(6),可以的到動平臺原點(diǎn)坐標(biāo)的三元二次方程組,(7),3-CS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)位置分析,位置反解,從式(6)中可以求解出動平臺原點(diǎn)的坐標(biāo),而驅(qū)動副的尺寸可以通過下面的表達(dá)式得到,(8),工作空間,工作空間的分類,1、位置空間(定姿態(tài)空間),給定平臺姿態(tài)的條件下,參考點(diǎn)所能達(dá)到的所有位置,姿態(tài)角:,1、位置空間(定姿態(tài)空間),工作空間的分類,2、姿態(tài)空間,給定參考點(diǎn)位置的條件下,平臺所能達(dá)到的所有姿態(tài),固定點(diǎn),位置:,工作空間的分類,3、靈巧空間,平臺能夠以任何位姿達(dá)到的空間集合,A,B,O,工作空間的分類,4、可達(dá)空間,平臺能夠以至少一種路徑達(dá)到的位姿集合,
10、ok,A,B,C,O,工作空間的分類,1、支腿長度限制,最低位置,最高位置,工作空間的限制因素,2、關(guān)節(jié)運(yùn)動范圍,工作空間的限制因素,3、支腿干涉限制,工作空間的限制因素,位置工作空間的計(jì)算,角度:,位置:,動平臺中心點(diǎn),點(diǎn)A,定姿態(tài):,反解,支腿位移:,滿足約束,記下A點(diǎn)為工作空間點(diǎn),考察下一點(diǎn),位置工作空間的計(jì)算,柱坐標(biāo),A面,位置工作空間的三維表示,A面,位置工作空間的三維表示,位置工作空間的三維表示,位置工作空間的三維表示,最大內(nèi)切空間,位置工作空間的形狀和大小隨著給定姿態(tài)的不同而發(fā)生變化,位置工作空間的三維表示,動平臺三維轉(zhuǎn)動的歐拉角描述方法 (T&T angles),姿態(tài)工作空間的
11、計(jì)算與表示,將3-RPS角臺機(jī)構(gòu)的姿態(tài)工作空間在圓柱坐標(biāo)系中繪制出來,姿態(tài)工作空間的計(jì)算與表示,3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角 最大可以達(dá)到 51.6 (當(dāng)自轉(zhuǎn)角 = 0 時). 3-RPS并聯(lián)角臺機(jī)構(gòu)的自轉(zhuǎn)角 的最大范圍可以達(dá)到 (- 40, 36) (當(dāng)偏轉(zhuǎn)角 = 0 時).,最大偏轉(zhuǎn)角,最大自轉(zhuǎn)角,姿態(tài)工作空間的計(jì)算與表示,姿態(tài)空間最大偏轉(zhuǎn)46.1最大自轉(zhuǎn)(-55,15),3-US角臺機(jī)構(gòu),姿態(tài)工作空間的計(jì)算與表示,最大自轉(zhuǎn)(-55,15),最大偏轉(zhuǎn)46.1,姿態(tài)工作空間的計(jì)算與表示,3-US角臺機(jī)構(gòu),姿態(tài)空間 最大偏轉(zhuǎn)角 45.3 最大自轉(zhuǎn)角(-76,+60),3-CS角臺機(jī)構(gòu),姿態(tài)工作空間的計(jì)算與表示,最大自轉(zhuǎn)(-76,60),最大偏轉(zhuǎn) 45.3,3-CS角臺機(jī)構(gòu),姿態(tài)工作空間
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 消防安全重點(diǎn)單位履行職責(zé)
- 生產(chǎn)安全事故罰款
- 公路養(yǎng)護(hù)安全生產(chǎn)責(zé)任書
- 安全事故應(yīng)急預(yù)案及演練
- 火災(zāi)事故反思心得體會
- 2025屆山東省東營市利津縣一中物理高一第二學(xué)期期末達(dá)標(biāo)測試試題含解析
- 2025年浙江省寧波市余姚市余姚中學(xué)物理高一下期末學(xué)業(yè)水平測試試題含解析
- 老年護(hù)理員崗位面試問題及答案
- 河北省張家口市宣化市一中2025屆物理高二第二學(xué)期期末檢測試題含解析
- 江西省頂級名校2025屆物理高二第二學(xué)期期末調(diào)研試題含解析
- 企業(yè)消防安全責(zé)任制模板
- 學(xué)堂在線 軍事理論 章節(jié)測試答案
- 2025屆黑龍江省哈爾濱四十七中學(xué)七年級英語第二學(xué)期期末統(tǒng)考試題含答案
- 人工智能通識課程開課方案
- 新生兒外周靜脈建立與管理
- 2025-2030中國智慧政務(wù)行業(yè)發(fā)展策略及投資潛力預(yù)測報(bào)告
- 【中考真題】2025年福建中考數(shù)學(xué)真題試卷(含解析)
- 2025年四川省宜賓市中考數(shù)學(xué)真題試卷及答案解析
- 2025年時事政治考試題及答案(300題)
- 楊浦區(qū)“十五五”規(guī)劃綱要及專項(xiàng)規(guī)劃編制工作方案
- 2025年中國氧化鎂項(xiàng)目投資計(jì)劃書
評論
0/150
提交評論