高等机构学06分析.ppt

(I) (II) (III) (IV) 球面2自由度5R并联机器人工作空间形状分类 球面机构工作空间形状分析 球面2自由度5R并联机器人工作空间形状分类 (V) (VI) (VII) (VIII) 球面机构工作空间形状分析 2自由度并联机器人奇异形位分析 速度方程 串联奇异 并联奇异 构形奇异 奇异形位分类 串联奇异轨迹形成理论工作空间边界; 并联奇异轨迹在理论工作空间内部; 2自由度并联机器人奇异形位分析 球面2自由度5R并联机器人的串联奇异物理位形 2自由度并联机器人奇异形位分析 球面2自由度5R并联机器人的并联奇异物理位形 2自由度并联机器人奇异形位分析 球面2自由度5R并联机器人的构形奇异物理位形 5轴共线（共12种） 2自由度并联机器人奇异形位分析 球面2自由度5R并联机器人的构形奇异物理位形 4轴共线（共4种） 2自由度并联机器人奇异形位分析 球面2自由度5R并联机器人的奇异轨迹 设计空间内共有12种形状奇异曲线 雅可比矩阵条件数 雅可比矩阵条件数 1.若矩阵条件数kJ之值较大，则该矩阵的逆矩阵J -1的精度较低，此时求操作器的速度反解时，会使输入和输出速度之间的传递关系严重失真。 2.另一方面，求操作器的速度正解时，驱动器的输入速度的微小偏差将导致操作器的较大偏差，因为此时矩阵条件数kJ是输入速度相对偏差的放大因子。 3.所以在进行并联机构设计时，应该使得机构的雅可比矩阵的条件数在其操作范围内尽量为较小的值。 4.当条件数等于1时，机构处于最佳的运动传递性能，称机构的这一形位为运动学各向同性。当雅可比矩阵的条件数是无穷大时，机构处于特殊形位。 雅可比矩阵条件数 雅可比矩阵条件数 雅可比矩阵条件数 机器人速度度量指标定义 机器人速度度量指标定义 机器人速度度量指标定义 机器人速度度量指标定义 机器人承载能力指标定义 机器人承载能力指标定义 机器人承载能力指标定义 机器人承载能力指标定义 机器人刚度度量指标定义 机器人刚度度量指标定义 机器人刚度度量指标定义 机器人刚度度量指标定义 机器人刚度度量指标定义 四种性能指标的关系 根据上面四类性能指标值的计算公式，针对同一尺寸型的某种机器人机构，并处于同一物理位形时，具有如下特征： (1)雅可比矩阵条件数指标值是输出速度极大值与输出速度极小值的比值； (2)输出速度极大值与承载力极小值之间，输出速度极小值与承载力极大值之间互为倒数关系，即互为反比例关系，两类性能指标值的变化规律刚好相反； (3)变形极大指标值等同于输出速度极大值的平方数，变形极小指标值等同于输出速度极小值的平方数，两类性能指标值的变化规律相同。 尺寸优化方法: 首先，利用设计指标取值范围，结合机器人机构各类全域性能指标图谱，每一个性能指标取值范围都对应了性能图谱上的相关区域； 其次，同一类机器人机构的各类性能图谱均出自于同一设计空间，具有可比性。所以能够将各类指标性能图谱进行比较，取每个性能指标所对应性能图谱区域的交集，这个交集即被称为设计空间的优化区域； 最后，在优化区域内选取系列典型机构尺寸，进行局域性能分析，即分析各类性能指标在其工作空间内的分布规律，以满足实际工作任务需要为目的，最终得到优化的机构尺寸。 机器人的尺寸优化 * * * * ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? ??????????????????????????????? 机器人