机械制造及其自动化专业优秀论文机械制造及其自动化专业优秀论文 冗余驱动并联机构运动学分析冗余驱动并联机构运动学分析与驱动优化研究与驱动优化研究关键词：冗余驱动关键词：冗余驱动 并联机构并联机构 运动学运动学 动力学动力学 驱动优化驱动优化 逆运动学逆运动学 运动学性能运动学性能摘要：由于冗余驱动可以改善并联机构的性能，近几年来得到了国内外很多研 究者的关注，但是因为并联机构的结构和驱动方式的复杂性，给机构的分析和 设计带来了较大难度，国内外在此领域取得的研究成果相对较少，而对冗余驱 动并联机构进行更加深入细致的研究，对改善并联机构的运动学性能和优化并 联机构的驱动力(或力矩)具有重要的意义。 本文在现有研究的基础上，选择 应用比较广泛的平面 3 自由度并联机构和空间 3 自由度 Tricept 并联机构为研 究对象，对并联机构设计不同的冗余驱动方式，并进行逆运动学、逆动力学分 析以及驱动优化研究，为并联机构选择冗余驱动方式和驱动优化方法提供参考 依据。 首先对平面 3 自由度并联机构构造关节冗余(2-RRR-1-RRR)、支链冗 余(4-RRR)和混合冗余(3-RRR-1-RRR)三种不同的冗余驱动方式，对 Tricept 并 联机构构造关节冗余驱动方式(3-UPS-1-UP)，详细推导各机构不同驱动方式的 逆运动学方程，在并联机构一定的工作空间内分析各机构的灵活度、承载能力 和刚度运动学性能。 结合牛顿欧拉法对两个并联机构分别在不同驱动方式 下进行动力学分析，建立不同驱动方式条件下的逆动力学模型。针对冗余驱动 并联机构逆动力学模型的特点，提出一种最大值最小化的优化方法，用以优化 多个一次函数在取绝对值后的最大函数值。在并联机构特定的运动规律条件下， 以该方法来优化关节冗余和支链冗余驱动并联机构的瞬时最大驱动力和功率， 以 Matlba 优化工具箱的优化模块来优化混合冗余并联机构的最大驱动力和功率， 并与力 2 范数优化方法进行比较，为并联机构冗余驱动方式的选择以及驱动力 和驱动功率的控制提供了参考依据。正文内容正文内容由于冗余驱动可以改善并联机构的性能，近几年来得到了国内外很多研究 者的关注，但是因为并联机构的结构和驱动方式的复杂性，给机构的分析和设 计带来了较大难度，国内外在此领域取得的研究成果相对较少，而对冗余驱动 并联机构进行更加深入细致的研究，对改善并联机构的运动学性能和优化并联 机构的驱动力(或力矩)具有重要的意义。 本文在现有研究的基础上，选择应 用比较广泛的平面 3 自由度并联机构和空间 3 自由度 Tricept 并联机构为研究 对象，对并联机构设计不同的冗余驱动方式，并进行逆运动学、逆动力学分析 以及驱动优化研究，为并联机构选择冗余驱动方式和驱动优化方法提供参考依 据。 首先对平面 3 自由度并联机构构造关节冗余(2-RRR-1-RRR)、支链冗余 (4-RRR)和混合冗余(3-RRR-1-RRR)三种不同的冗余驱动方式，对 Tricept 并联 机构构造关节冗余驱动方式(3-UPS-1-UP)，详细推导各机构不同驱动方式的逆 运动学方程，在并联机构一定的工作空间内分析各机构的灵活度、承载能力和 刚度运动学性能。 结合牛顿欧拉法对两个并联机构分别在不同驱动方式下 进行动力学分析，建立不同驱动方式条件下的逆动力学模型。针对冗余驱动并 联机构逆动力学模型的特点，提出一种最大值最小化的优化方法，用以优化多 个一次函数在取绝对值后的最大函数值。在并联机构特定的运动规律条件下， 以该方法来优化关节冗余和支链冗余驱动并联机构的瞬时最大驱动力和功率， 以 Matlba 优化工具箱的优化模块来优化混合冗余并联机构的最大驱动力和功率， 并与力 2 范数优化方法进行比较，为并联机构冗余驱动方式的选择以及驱动力 和驱动功率的控制提供了参考依据。 由于冗余驱动可以改善并联机构的性能，近几年来得到了国内外很多研究者的 关注，但是因为并联机构的结构和驱动方式的复杂性，给机构的分析和设计带 来了较大难度，国内外在此领域取得的研究成果相对较少，而对冗余驱动并联 机构进行更加深入细致的研究，对改善并联机构的运动学性能和优化并联机构 的驱动力(或力矩)具有重要的意义。 本文在现有研究的基础上，选择应用比 较广泛的平面 3 自由度并联机构和空间 3 自由度 Tricept 并联机构为研究对象， 对并联机构设计不同的冗余驱动方式，并进行逆运动学、逆动力学分析以及驱 动优化研究，为并联机构选择冗余驱动方式和驱动优化方法提供参考依据。 首先对平面 3 自由度并联机构构造关节冗余(2-RRR-1-RRR)、支链冗余(4-RRR) 和混合冗余(3-RRR-1-RRR)三种不同的冗余驱动方式，对 Tricept 并联机构构造 关节冗余驱动方式(3-UPS-1-UP)，详细推导各机构不同驱动方式的逆运动学方 程，在并联机构一定的工作空间内分析各机构的灵活度、承载能力和刚度运动 学性能。 结合牛顿欧拉法对两个并联机构分别在不同驱动方式下进行动力 学分析，建立不同驱动方式条件下的逆动力学模型。针对冗余驱动并联机构逆 动力学模型的特点，提出一种最大值最小化的优化方法，用以优化多个一次函 数在取绝对值后的最大函数值。在并联机构特定的运动规律条件下，以该方法 来优化关节冗余和支链冗余驱动并联机构的瞬时最大驱动力和功率，以 Matlba 优化工具箱的优化模块来优化混合冗余并联机构的最大驱动力和功率，并与力 2 范数优化方法进行比较，为并联机构冗余驱动方式的选择以及驱动力和驱动 功率的控制提供了参考依据。 由于冗余驱动可以改善并联机构的性能，近几年来得到了国内外很多研究者的 关注，但是因为并联机构的结构和驱动方式的复杂性，给机构的分析和设计带来了较大难度，国内外在此领域取得的研究成果相对较少，而对冗余驱动并联 机构进行更加深入细致的研究，对改善并联机构的运动学性能和优化并联机构 的驱动力(或力矩)具有重要的意义。 本文在现有研究的基础上，选择应用比 较广泛的平面 3 自由度并联机构和空间 3 自由度 Tricept 并联机构为研究对象， 对并联机构设计不同的冗余驱动方式，并进行逆运动学、逆动力学分析以及驱 动优化研究，为并联机构选择冗余驱动方式和驱动优化方法提供参考依据。 首先对平面 3 自由度并联机构构造关节冗余(2-RRR-1-RRR)、支链冗余(4-RRR) 和混合冗余(3-RRR-1-RRR)三种不同的冗余驱动方式，对 Tricept 并联机构构造 关节冗余驱动方式(3-UPS-1-UP)，详细推导各机构不同驱动方式的逆运动学方 程，在并联机构一定的工作空间内分析各机构的灵活度、承载能力和刚度运动 学性能。 结合牛顿欧拉法对两个并联机构分别在不同驱动方式下进行动力 学分析，建立不同驱动方式条件下的逆动力学模型。针对冗余驱动并联机构逆 动力学模型的特点，提出一种最大值最小化的优化方法，用以优化多个一次函 数在取绝对值后的最大函数值。在并联机构特定的运动规律条件下，以该方法 来优化关节冗余和支链冗余驱动并联机构的瞬时最大驱动力和功率，以 Matlba 优化工具箱的优化模块来优化混合冗余并联机构的最大驱动力和功率，并与力 2 范数优化方法进行比较，为并联机构冗余驱动方式的选择以及驱动力和驱动 功率的控制提供了参考依据。 由于冗余驱动可以改善并联机构的性能，近几年来得到了国内外很多研究者的 关注，但是因为并联机构的结构和驱动方式的复杂性，给机构的分析和设计带 来了较大难度，国内外在此领域取得的研究成果相对较少，而对冗余驱动并联 机构进行更加深入细致的研究，对改善并联机构的运动学性能和优化并联机构 的驱动力(或力矩)具有重要的意义。 本文在现有研究的基础上，选择应用比 较广泛的平面 3 自由度并联机构和空间 3 自由度 Tricept 并联机构为研究对象， 对并联机构设计不同的冗余驱动方式，并进行逆运动学、逆动力学分析以及驱 动优化研究，为并联机构选择冗余驱动方式和驱动优化方法提供参考依据。 首先对平面 3 自由度并联机构构造关节冗余(2-RRR-1-RRR)、支链冗余(4-RRR) 和混合冗余(3-RRR-1-RRR)三种不同的冗余驱动方式，对 Tricept 并联机构构造 关节冗余驱动方式(3-UPS-1-UP)，详细推导各机构不同驱动方式的逆运动学方 程，在并联机构一定的工作空间内分析各机构的灵活度、承载能力和刚度运动 学性能。 结合牛顿欧拉法对两个并联机构分别在不同驱动方式下进行动力 学分析，建立不同驱动方式条件下的逆动力学模型。针对冗余驱动并联机构逆 动力学模型的特点，提出一种最大值最小化的优化方法，用以优化多个一次函 数在取绝对值后的最大函数值。在并联机构特定的运动规律条件下，以该方法 来优化关节冗余和支链冗余驱动并联机构的瞬时最大驱动力和功率，以 Matlba 优化工具箱的优化模块来优化混合冗余并联机构的最大驱动力和功率，并与力 2 范数优化方法进行比较，为并联机构冗余驱动方式的选择以及驱动力和驱动 功率的控制提供了参考依据。 由于冗余驱动可以改善并联机构的性能，近几年来得到了国内外很多研究者的 关注，但是因为并联机构的结构和驱动方式的复杂性，给机构的分析和设计带 来了较大难度，国内外在此领域取得的研究成果相对较少，而对冗余驱动并联 机构进行更加深入细致的研究，对改善并联机构的运动学性能和优化并联机构 的驱动力(或力矩)具有重要的意义。 本文在现有研究的基础上，选择应用比 较广泛的平面 3 自由度并联机构和空间 3 自由度 Tricept 并联机构为研究对象，对并联机构设计不同的冗余驱动方式，并进行逆运动学、逆动力学分析以及驱 动优化研究，为并联机构选择冗余驱动方式和驱动优化方法提供参考依据。 首先对平面 3 自由度并联机构构造关节冗余(2-RRR-1-RRR)、支链冗余(4-RRR) 和混合冗余(3-RRR-1-RRR)三种不同的冗余驱动方式，对 Tricept 并联机构构造 关节冗余驱动方式(3-UPS-1-UP)，详细推导各机构不同驱动方式的逆运动学方 程，在并联机构一定的工作空间内分析各机构的灵活度、承载能力和刚度运动 学性能。 结合牛顿欧拉法对两个并联机构分别在不同驱动方式下进行动力 学分析，建立不同驱动方式条件下的逆动力学模型。针对冗余驱动并联机构逆 动力学模型的特点，提出一种最大值最小化的优化方法，用以优化多个一次函 数在取绝对值后的最大函数值。在并联机构特定的运动规律条件下，以该方法 来优化关节冗余和支链冗余驱动并联机构的瞬时最大驱动力和功率，以 Matlba 优化工具箱的优化模块来优化混合冗余并联机构的最大驱动力和功率，并与力 2 范数优化方法进行比较，为并联机构冗余驱动方式的选择以及驱动力和驱动 功率的控制提供了参考依据。 由于冗余驱动可以改善并联机构的性能，近几年来得到了国内外很多研究者的 关注，但是因为并联机构的结构和驱动方式的复杂性，给机构的分析和设计带 来了较大难度，国内外在此领域取得的研究成果相对较少，而对冗余驱动并联 机构进行更加深入细致的研究，对改善并联机构的运动学性能和优化并联机构 的驱动力(或力矩)具有重要的意义。 本文在现有研究的基础上，选择应用比 较广泛的平面 3 自由度并联机构和空间 3 自由度 Tricept 并联机构为研究对象， 对并联机构设计不同的冗余驱动方式，并进行逆运动学、逆动力学分析以及驱 动优化研究，为并联机构选择冗余驱动方式和驱动优化方法提供参考依据。 首先对平面 3 自由度并联机构构造关节冗余(2-RRR-1-RRR)、支链冗余(4-RRR) 和混合冗余(3-RRR-1-RRR)三种不同的冗余驱动方式，对 Tricept 并联机构构造 关节冗余驱动方式(3-UPS-1-UP)，详细推导各机构不同驱动方式的逆运动学方 程，在并联机构一定的工作空间内分析各机构的灵活度