三自由度并聯(lián)機(jī)器人的研究與開發(fā)中期報(bào)告

三自由度并聯(lián)機(jī)器人的研究與開發(fā)中期報(bào)告一、研究背景隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人在工業(yè)制造、醫(yī)療、服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中，多自由度機(jī)器人在精密加工、高精度測(cè)量等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。而多自由度機(jī)器人的設(shè)計(jì)和控制具有較高的復(fù)雜性和技術(shù)難度，同時(shí)工作空間受到限制，因此單一多自由度機(jī)器人在某些應(yīng)用場(chǎng)景存在一定的局限性。為了克服這些局限性，三自由度并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。整個(gè)機(jī)器人由三個(gè)平面運(yùn)動(dòng)的自由度組成，并且具有較大的工作空間、高精度、高剛性等優(yōu)點(diǎn)。因此，本文研究了三自由度并聯(lián)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和控制問(wèn)題，并探索了其在醫(yī)療、服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。二、研究?jī)?nèi)容1.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)三自由度平面并聯(lián)機(jī)器人。整個(gè)機(jī)器人由一個(gè)固定平臺(tái)、一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)和三個(gè)連接桿組成。連接桿采用了撐桿結(jié)構(gòu)，具有較好的剛性和重量比。同時(shí)，為了增加機(jī)器人的使用壽命和易制造性，連接桿采用了可制造的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。2.運(yùn)動(dòng)學(xué)分析在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方面，本文首先推導(dǎo)了機(jī)器人的雅可比矩陣，得到了機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。然后，我們采用matlab進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，得到了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡和工作空間圖像。3.動(dòng)力學(xué)建模在動(dòng)力學(xué)建模方面，本文采用拉格朗日方法建立了機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并通過(guò)matlab進(jìn)行仿真。通過(guò)仿真結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)特性具有一定的耦合性和非線性特性。4.控制算法設(shè)計(jì)在控制算法方面，我們采用了基于PID控制器和反饋線性化控制器的混合控制算法。針對(duì)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)耦合性和非線性特性，我們采用了反饋線性化控制器進(jìn)行控制。同時(shí)，為了提高系統(tǒng)的控制精度和魯棒性，我們采用了PID控制器進(jìn)行補(bǔ)償。三、預(yù)期成果1.完成三自由度并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的制造。2.掌握三自由度并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，并可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。3.掌握三自由度并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模的方法。4.開發(fā)基于PID和反饋線性化控制的混合控制算法，提高機(jī)器人的控制精度和魯棒性。5.基于開發(fā)的三自由度并聯(lián)機(jī)器人，探索其在醫(yī)療、服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。四、進(jìn)展情況1.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已完成，正在加工制造。2.運(yùn)動(dòng)學(xué)分析：已完成三自由度并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡和工作空間圖像。3.動(dòng)力學(xué)建模：已完成機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)建模，得到了機(jī)器人的動(dòng)態(tài)特性。4.控制算法設(shè)計(jì)：已完成基于PID和反饋線性化控制的