12-SPS并联机器人的结构模型设计及运动学仿真开题报告

1. 研究目的与意义

相对于串联机器人而言，并联机器人具有刚度大、精度高、承载能力强、动力学性能好、结构紧凑等优点，在航空航天、数码电子等领域有着广泛的应用前景。

并联机器人的结构较多，不同构型决定不同的性能，而目前冗余驱动型是研究的热点。

运动学分析是后续轨迹规划、动力学分析及控制的基础，且运动学性能优越是机器人整体性能优越的前提条件。

2. 国内外研究现状分析

并联机器人的结构模型设计： 图1.1stewart平台结构示意图 1965年，英国高级工程师stewart首先提出了一种6自由度的并联机构当做飞行模拟器用以实训飞行员[1l。

如图1.1所示，这是一个典型的6自由度stewart平台。

从结构上看，它是由6根支杆将上下平台联结起来，这6根支杆都可以独立地自由伸缩，它们又分别用球铰与上下平台联结，这样上平台就可以相对于下平台实现6个自由度地动作，即在三维空间内可以作任何方向地移动和绕任何方向、位置的轴线转动。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：（1）对12-sps并联机器人进行机械结构设计，特别是复合球铰链的设计。

（2）运用软件模拟机器人的运动，并获得动平台的速度和加速度曲线。

研究计划：第1-2周：查阅文献，了解研究的对象，完成开题报告工作。

4. 研究创新点

特色与创新：目前已经提出了6-sps、9-sps构型的设计方案，拥有自主知识产权。

该项目获得2014年国家自然科学基金的资助，已具有的设备包括数据采集卡、电荷放大器、直流电源、惯性导航系统等。

而本课题将采用对称冗余设计思路，一方面解决了并联机器人正向运动学求解困难的问题，另一方面有利于动平台越过奇异位姿，从而使运动连续、平稳。