毕业设计（论文）-delta机器人结构设计说明书

第1章引言1.1课题背景翻开整个人类的历史，就会发现这是一部不断认识世界、改造世界的发展历史，一部伴随生产工具不断提高的生产力进步史。18世纪中叶，英国人瓦特发明了蒸汽机是工业革命的象征，也是人类从体力劳动到动态机械制造变化的一次重大飞跃。20世纪中叶之后，已开始出现高度自动化的机械设备，但由于市场的激烈竞争，只有创造出既能不断改变产品适应市场需要，又能具备高效的自动化生产能力的柔性自动化系统才能满足当时的生产环境。在这种情况下，人类的长幻想机器人出现在历史性时刻。自世界第一台工业机器人诞生以来，机器人技术已广泛应用于工业生产中的各个领域，如航空航海、汽车及汽车零部件、加工制造、食品工业、医疗器械、娱乐设施等领域。其中，弧焊机器人，点焊分布机器人，焊接机器人，装配机器人，喷漆机器人和搬运机器人等工业机器人已产业化生产线被广泛采用，它大大降低了人类的劳动强度，也大大提高了生产效率和产品质量。1.2课题目的及意义并联机器人是一种空间多环结构，其表现出刚度大、惯量低、精度高、负重比大、动力性能好以及结构紧凑等优点，这恰好弥补了串联机器人在这些方面的不足，扩宽了机器人的应用范围，因而得到了机器人领域各学者的广泛关注并成为机器人领域新的研究热点。在各行各业中普遍存在的，由人工来完成的诸如抓取、分拣以及包装等大量的重复性高强度操作，通常此类操作只需三个自由度。因此三自由度并联机构在实现空间上三个方向平动方面受到极大的关注。具有三个平动自由度的高速并联机械手以其高速的特性较好的满足了工业生产的需求，同时避免了人工操作给产品造成的不同程度污染。在这类高速并联机械手当中最具有代表性的当属三自由度Delta机构，它是由R.Clavel博士于1985年发明的，目前被广泛地应用在食品包装、电子半导体、医疗等行业。1.3课题研究内容高速并联机构自Delta机构发明以来，取得了长期稳定的发展，在医药、电子、食品等生产线的后包装领域取得了重要应用。这种设计在该行业的应用包装生产线，不仅实现了快速处理和包装材料，而且实现位置放材料，在很大程度上提高生产效率，节约劳动成本。随着中国经济的不断发展，生产的标准化、规范化趋势将逐渐显露，对于生产效率的追求也必将越来越明显。所以，该类应用型机械的开发在未来将具备强大的市场竞争力。本文分析了三自由度并联机械手机构的工作原理，并进行了运动学分析。其中，通过解析法获得了机械手运动学逆解，并由几何法求得了其运动学正解。实现solidworks建立模型并且对零件的装配。第2章并联机械手的概述2.1关于并联机械手2.1.1并联机械手的定义及特点传统意义的工业机械手一般都是串联机构，即开环机构，串联机构在其末端执行器与基座之间只有唯一的一条运动链。与串联机构比较，并联机械手的末端执行器是通过至少两条运动链与基座相连接的，并且每一条运动链都是唯一的移动副或转动副驱动。比较典型的并联机械手，如图2.1所示。综上所述，可以对并联机械手作以下定义：末端执行器（动平台）通过至少两条运动链联接基座（静平台），并具有两个或两个以上自由度的一种闭环机构，又称并联机构，其结构示意图如下面图2.2。图2.1经典并联机械手示意图图2.2并联机构示意图和传统的串联机构相比，并联机构的零部件数目相对较少，而且都是一些常见通用的零部件，如虎克铰、球铰、滚珠丝杠、伺服电机、伸缩杆件等零部件。由于这些通用的零部件可由专业的生产商模块化大规模制造，因此，其具有性能高、成本低的优点，对于并联机械手的开发设计十分有利。除了上述所描述在结构上的突出特点以外，并联机械手在实际应用中还有其他更多的优势，主要优点如下：（1）负重比大。并联机构的每条运动链都要承受载荷，因此，在相同的自重情况下，并联机构较串联机构具有更大的承载能力。（2）刚度大。并联机构的每条运动链可以分享载荷，同时大多数情况下可以设计其只承受拉成仅受拉力与压力载荷。高的刚度使得每条运动链上的变形都极小，确保了并联机构上末端执行器的位置精度。（3）惯量低。大多数驱动器直接固定在基座上，如伺服电机是直接固定在机架上的，因此并联机构中需要运动的零部件质量较小。（4）动态性能好。并联机构中的运动零部件惯性低，质量轻的优势。（5）运动精度高。并联机构中的误差是由各条运动链均分的，不像串联机构的误差主要来自各个关节误差的累积。因此，并联机构误差相对较小并保证了运动精度。（6）成本低。并联机构的大多数零部件都是标准件。当然并联机构作为一种新型机构，也有其自身的不足，比如，由于结构的原因，它的运动空间相对就比较小。综上分析，并联机构与串联机构之间形成了鲜明的对比。串联机构的优点通常都成为了并联机构的缺点，相反地，并联机构的优点很多又恰好是串联机构的缺点。它们之间的这种关系，有的学者将其称为串联并联间的“对偶”关系，并以这种“对偶”关系为切入点，来进一步的深入研究串联、并联机构，现将它们之间的特点比较如表2.1所示。表2.1并联与串联机械手性能比较比较内容并联机械手串联机械手精度高低工作空间小大刚度高低惯性小大速度高低运动学正解困难容易运动学逆解容易困难动力学非常复杂比较复杂2.1.2并联机械手的研究现状随着近几年并联机构的研究热潮，针对其各方面特性的研究也随之展开。当前，国内外关于并联机械手的研究主要集中在机构设计理论、运动学求解与分析、动力学建模、运动学标定、控制策略研究等方面。并联机械手的性能从根本上取决于其机构设计。至今为止，国内外已经研究出多种对并联机构型综合研究的方法，主要有群论方法、图论方法、单开链法以及螺旋理论。2.2并联机械手的工业应用随着并联机械手研究的一步步发展与深入，其应用领域也延伸到人类生产与生活的各个方面，越来越广泛，目前其主要应用集中在以下两个方面。在运动模拟器方面，早在1928年，Gwinnett就设计了采用球形并联机构的娱乐装置，如图2.3所示。虽然该装置没有能制造出来，但其却是有史以来第一个被记录在案的并联机构。1962年Gough发明了基于六自由度并联机构的汽车运动状态模拟，以此来实现了轮胎检测装置，如图2.4所示。之后Stewart对Gough发明的这种机构进行了进一步的研究，并成功把并联机构应用于飞行模拟器。Gough与Stewart在并联机构研究领域做出杰出的贡献，为后面研究并联机构提供了理论的依据，为了纪念他们的成果，把六自由度并联机构称为“Gough平台”或“Stewart平台”。美国AirBusA320发明的飞行运动模拟器如图2.5所示。由于飞行模拟器在培训飞行员上面的成功应用，很快就被推广到了汽车、船舶、坦克的驾驶员培训与动态性能试验中。同时，也被广泛应用在公众娱乐设施上，如游戏动感椅，如图2.6所示。图2.3Gwinnett的娱乐并联结构图2.4Gough轮胎检测装置图2.5A320飞行模拟器图2.6游戏动感椅在操作器方面，最早是在1978年，澳大利亚Hunt首次提出可以把并联机构应用于机器人操作器上面的思想，最后成功实现了，从而拉开了并联机器人研究的序幕。1979年，McCallion等人将并联机构成功应用于装配机器人上，进一步推动了机器人的发展，因而制造出了首台真正意义的并联机器人。1991年，燕山大学黄真教授研制出了我们国家的第一台六自由度并联机器人。并联机构作为操作器的另一典型应用就是并联机床。1994年，在美国芝加哥国际机床博览会上，美国Giddings&Lewis公司和Ingersoll公司展出了史无前例的两台并联机床。同时并联机构也用做宇宙飞船或潜艇救援中对接器的对接机构。此外，并联机构可广泛用于医学、天文学、微动机构、飞船对接机构等各方面。对于工作环境复杂难度大的地下工程，比如土方挖掘、煤矿开采，都可以采用这种高效实用的并联机构。2.3本章小结本章主要介绍本课题的研究背景及意义，然后详细调研了并联机械手的研究，举例讲解了一些工业应用现状以及发展史。第3章三自由度并联机械手运动学分析通常，并联机械手是由多条的运动链组成的闭环机构，所以，并联机械手的运动性能与控制都显得非常复杂，与传统的串联机械手存在着本质的区别。首先，由于多条运动链的存在，本身就使得并联机械手的运动学分析十分复杂，若在其运动学分析的基础上再实现工作空间等的分析就更加困难了。另外，由于多条运动链所产生的闭链约束存在，使得并联机械手的动力学模型为复杂的非线性系统，如此更加大了在基于动力学模型的控制器设计的难度。正因如此，本章将以三自由度Delta并联机械手为研究对象，进行运动学的正解、逆解问题分析，旨在为后文的控制系统联合仿真分析提供必要的理论依据。3.1机构简介三自由度并联机械手的主要零部件有很多，如静平台，吸盘，动平台，3个主动臂，3个从动臂等。通过3条轴对称均匀分布的运动链的对应连接，实现了静平台与动平台的连通，同时每条运动链都是由一个主动臂和一个从动臂组成。其中，从动臂是闭环机构，由4个球形副和杆件组成，并且使闭环机构直接与主动臂串联固定。因此，通过控制伺服电动机转动角度的变化来实现动平台在空间内的三自由度运动。如下图所示。图3.1机械手模型图3.2机械手各零件名称3.2自由度分析空间中任意不受任何约束的刚体都具有3个平动自由度与3个转动自由度，总共有6个自由度。但当这些刚体通过运动副连接组成机构后，由于它们之间的相互约束，其自由度自然而然会随之减少。空间机构可以分为开环机构和闭环机构，其中闭环机构又可以按照闭环数目分为单闭环机构和多闭环机构，另外还有一种混合机构，也就是开环机构与闭环机构的混合。由于开环机构自由度计算相对容易，这里主要描述下闭环机构的自由度问题。目前，机构学领域在计算空间闭环机构的自由度时，主要采用的是经典的KutzbachGrubler公式：（3.1）式中，M为机构的自由度，n为机构总的构件个数，g为总的运动副个数，fi为第i个运动副的自由度个数。通过分析，三自由度Delta并联机械手的从动臂中两球面副之间的连杆可以绕自身轴旋转，因此可得出一结论，此并联机构具有局部冗余自由度。为了消除局部冗余自由度的影响，可以考虑将每一个从动臂中的四个球面副中的两个当成虎克铰，再根据式（3.1）来计算该并联机构的自由度个数。由图3.1可知，可得n=11，g=15，由图得该机构具有3个自由度的球面副有6个，具有2个自由度的虎克铰有6个，具有1个自由度的转动副有3个，所以该机构的自由度M=6×(11-15-1)+33=3。3.3运动学分析图3.3并联机械手结构简图在进行运动学分析之前，首先建立如上图所示的坐标系。基座以O为中心，并在基座上建立以O为原点的静坐标系O-XYZ，其中OY垂直于A1A2，OZ垂直于平面A1A2A3；末端执行器以O'为中心，并在末端执行器上建立以O'为原点的动坐标系O‘-X’Y‘Z’，其中O'Y'垂直于C1C设基座中心O到主动臂旋转中心的距离，末端执行器中心O'与的距离，主动臂长为，从动臂长为，其中i=1，2，3。主动臂与基座平面的夹角为。3.3.1运动学逆解本文设定三自由度Delta并联机械手相关的尺寸参数分别为：机器人直径1100mm；中间杆长800mm；以静平台中心画圆，半径大致550mm；以动平台中心画圆，半径大致85mm；连杆大致长1000mm；摇杆大致长370mm；3.3.2运动学正解对于三自由度Delta并联机械手而言，其运动学正解就是在已知主动臂的转动角度的情况下，求得末端执行器位姿。相对于串联机械手正解容易的特性，求解并联机械手的运动学正解往往十分困难，一般都难以得到其解析解，通常是直接采用数值计算的方法来求得运动学正解。目前，也有学者提出了采用冗余传感器的方法来获取额外的关节信息，从而降低在进行并联机械手运动学正解时所出现的问题难度。实际上，该方法不仅可以有效帮助研究人员得到并联机械手的解析解，还可以加快求解速度，并且还可以使得关节位置误差最小化从而提高求解精度。由于三自由度Delta并联机械手的机构具有对称的特殊结构形式，因此采用空间解析几何的方法求其运动学正解的解析解相对比较容易，如图3.4所示。将分别沿CiO‘平移交基座中心O’点处，其中Bi点沿向量CiO‘平移后的点为Pi。当给定三个主动臂的转动角α1，α2，α3，十分容易求得点P1，P2，P3三点的坐标。由平行四边形的性质可知PiO’与从动臂的长度相等，即PiO‘=Lb，因此该Delta三自由度并联机械手的运动学正解问题可以等效为：已知三棱椎的三顶点Pi(i=1,2,3)的坐标与所有棱边的长度，求三棱锥O‘-P1P2P3中顶点O'的坐标问题。图3.4几何法正解求解示意图得到点Pi的坐标如下：（3.2）分别将=π，=π，=π代入式(3.2)中，即可分别得到，，三点的坐标，并通过两点间的距离公式可以求得，，的长度。这里令三边长度分别为a，b，c。K为三棱锥棱边的中点，H为顶点O'到底面三角形的垂足，由空间几何知识可知底面垂心H即为底面三角形外接圆圆心。由平面几何知识可知的长度即为底面三角形外接圆半径p：（3.3）其中s=，其中，由向量相关运算可知：（3.4）由该式可知，求得向量OH和HO'即可求得机械手末端执行器中心O'坐标。为了求解向量OH，由向量相关运算可得：（3.5）又由于K为中点，则有HK垂直于，故可求得向量OK：（3.6）又由于任意一个向量都可以用其模与同方向的单位向量来表示，那么向量KH即可求得：其中有：，联立（3.5），（3.6）可求解向量OH。同理可得HO'其中有：，。如此，便可将所求得的向量OH和HO代入上式中，则可得到向量OO'，即得到机械手末端执行器中心O'的坐标，因此通过空间几何法可在给定该并联机械手主动臂的转动角度的情况下，求得末端执行器位姿的运动学正解问题。3.3.3速度模型与雅克比矩阵为了得到三自由度Delta并联机械手的雅克比矩阵，本文首先来分析并联机械手的输入速度与输出速度的关系式，也就是速度模型。一般而言，机械手的速度模型可以用如下公式（3.6）表示：（3.7）其中，v为机械手末端执行器的输出速度，q为机械手关节的输入速度，W（q）为雅克比矩阵。通常，一般的六自由度并联机械手的雅克比矩阵为6×6的矩阵形式，以此来表示机械手末端执行器的角速度及线速度与机械手上的六个驱动关节速度的线性变换关系。该并联机械手主动臂的转动角度（输入量）与末端执行器的位姿（输出量）间的函数关系，又设主动臂的转动角度α1，α2，α3和末端执行器的位姿x，y，z均为时间t的函数，分别将上式中的3个等式对时间t求导，整理成矩阵形式即可得：（3.8）其中与的值分别如下可得（3.9）（3.10）（3.11）（3.12）对方程3.8两边乘以系数矩阵的逆，即可得（3.13）其中有：，（3.14）所以3.13可以化简为：由上式分析可得，我研究的三自由度并联机械手末端执行器的输出速度可表示为，主动臂输入转动角速度可表示为，由此可求得该机械手的雅克比矩阵。3.4本章小结本章首先对三自由度Delta并联机械手的机构进行了分析，描述了其工作原理。然后，对该并联机械手进行了运动学分析。其中，简单介绍了机械手运动学逆解，而其运动学正解则由几何法解得，对速度模型与雅克比矩阵的简单分析。第4章delta机器人的结构设计4.1delta机器人的总体结构设计Delta机器人是根据前人的研究成果所设计，这些是都有些原件的，在根据前辈设计的基础之上，我在一些方面有所创新，以下为我所设计的总体结构：图4-1delta机器人总体结构4.2上顶板我们将上顶板设计成如下形状：图4-2上顶板在本设计中，上顶板设计成如同电风扇的扇叶，形状是比较美观的。而且也较为节省材料。没有如同整个一个大实心板一般，那样就过于浪费材料了，而且显得过于笨重，且不好加工。如上图的设计不仅可以是加工变得容易，而且节省材料，减少了成本费。而且在其中也节约了空间，没一个位置是没有用的，这样就足以完成设计的目标。但是，仅仅这样还不够，上底板必须要保证一定的平面度和粗糙度，这样才能达到装配的要求，实现整体和谐。4.3电机座设计电机与上顶板的连接要保证精准与稳定，稳定的电机才能给出完整的输出，因此设计了如下结构的电机座。电机座的设计如下图4-3电机座电机在设计上要采用悬挂的方式，因此在接触的稳定上一定要有较大的接触面积。而此电机座就可以满足如上的要求。电机座的外形设计成了方形，中间设计出电机的安装位置，整个结构显得更加结实耐用。在板的上部分加工有4个电机安装孔，孔的加工要有足够的的精度。因为机器人的运动是精密的，如果定位不够准确直接影响机器人的运动精度，误差的累积就会是机器人的运动实现过大的错误，无法达到规定的运动范围。4.4电机选取电动机驱动不需要能量转换。对于机器人来说，控制灵活，使用方便，噪音低，启动力矩大是其主要的要求。目前在额定功率下的工业机器人大多采用这类驱动。至于电机的类型我们有以下得出。永磁式直流伺服电动机，它具有体积小，转矩大，输出力矩和电流成正比，伺服性能好，反应快速，功率重量比大，稳定性能好等优点。印刷绕组永磁直流伺服电动机，这种伺服电机转动惯量小，快速反应性能和转换性能好，机械性能好，输出力矩平稳，低速运转性能好，寿命长，适用于频繁启动，制动，正反转工作的场合。步进电动机，步进电动机转自无绕组，由永磁体构成转子磁场，他可将电脉冲信号直接转化为转角。转角大小与输入脉冲成正比，通过改变脉冲频率来调速。其旋转方向取决于输入脉冲的相序。步进电机伺服系统多用于开环控制电路，因此结构简单，位置和速度易于控制，起响应速度快，输出力矩较大，能快速启动，反转和制动，可精确定位。交流伺服电动机，交流伺服电动机和伺服驱动器组成了交流伺服系统，伺服电动机可以是异步型交流伺服电动机或同步行交流伺服电机，同步型交流伺服电动机是一台机组，由永磁式交流同步电机，转子位置传感器和速度传感器组成。还可以配置提供位置反馈信息的位置传感器和安全制动器。直接驱动电机即电机与其负载直接耦合在一起，中间不需要配置任何机械减速装置，但价格较高，其结构特点转子为较薄的圆环，放置在内外定子之间，这样可以减少转子质量，增大转矩。通过以上比较，并考虑系统的控制精度，控制方式及其成本和难易程度，决定采用易于控制，定位准确的步进电机。依据所选择的电动机额定功率应大于工作机所需的电动机功率即：（公式1）式中——电动机额定功率，Kw；——工作机所需的电动机功率，Kw；已知，L=0.4m所以所以所需电动机功率由下式计算：（公式2）式中——工作机所需有效功率，由工作机的工艺阻力及运行参数确定。——电动机到工作机的总效率。（公式3）额定功率=0.37Kw0.13Kw该电动机减速器的各项参数：n=21r/minT=161N·mc=1.7i=66.5924.5减速器的选择与计算电机输出转速较高，一般不能直接接到车轮轴上，需要减速机构来降速，同时也提高了转距。减速装置的形式多种多样，选择一种合适的减速装置对机器人的性能有着相当重要的作用。驱动轮机械传动形式有多种，主要分为：链条传动；皮带传动；蜗杆传动和齿轮传动等。链条传动：优点是：工况相同时，传动尺寸紧凑；没有滑动；不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷小；效率高；能在恶劣的环境中使用。缺点：瞬时速度不均匀，高速运转是传动不平稳；不易在载荷变化大和急促反向的传动中使用；工作噪音大。皮带传动：优点是：能缓和冲击；运行平稳无噪音；制造和安装精度要求低；过载时能打滑，防止其他零件的损坏。缺点：有弹性滑动和打滑，效率低不能保证准确的传动比；轴上载荷大；寿命低。蜗杆传动：优点：结构紧凑；工作平稳；无噪声；冲击震动小；能得到很大的单级传动比。缺点是：传动比相同下效率比齿轮低；需要用贵重的减磨材料制造。齿轮传动：工作可靠，使用寿命长；易于维护；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度使用范围很广。缺点是：制造复杂成本高；不宜用于轴间距的传动。比较以上传动形式，结合本设计中机器人的要求：输出转矩大传动效率高噪音小等条件，我们采用两级齿轮传动，减速比为15。电机轴直接作为输入轴安装主动齿轮，不是用联轴器，既提高了精度又减轻了重量。齿轮参数如下:第一级减速：,m=3,,mm,,mm,第二级减速：,m=3,,mm,,mm,根据设计需要大传动比的减速器，所设计的减速器传动比为5.17，为三级齿轮减速器，第一级传动比为1.654，第二级传动比为3.125。4.6轴承校核由于delta机器人的下半部分并不是很重，并不需要轴承去承受较多的力，因此轴承采用深沟球轴承。下面是对深沟球轴承的演算：（公式1）由机械设计手册查的，（公式2）∴轴承Ⅱ压紧，轴承Ⅰ放松。则X=0.44，Y=1.47NN∵∴只计算Ⅰ寿命。由此可以得到，深沟球轴承的寿命足够，这样在机械设计手册中进行查询，在保证寿命的同时，尽量减少轴承的外径，最后决定选取的轴承代号为GB-T276-199461902。4.7本章小结Delta机器人是一种比较成熟的机器人，在方案设计上没有太多的其他的构想。但是在设计细节上力求精致，可以达到加工和安装的要求。在每一个部件的选取上，都尽量以较轻的质量和强度为基准。这也是Delta机器人快速抓取物体，完成预定目标的要求。第5章并联机械手的建模与装配5.1三维建模软件solidworks简介SolidWorks是一种三维建模软件，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。Solidworks适合机械设计，里面有钣金设计、模具设计。SolidWorks软件是一款功能强大且易学易用，同时高效创新的三维CAD系统。在机械设计快速、有力、高效的三维设计方面，Solidworks具有很大的优势。在一些工程图上可以实现三维建模，可以直观形象的表示零部件图以及一些组装图。在国内外得到广泛的使用。Solidworks软件世界上第一个基于Windows的三维CAD画图软件。在所以三维画图软件里，只有Solidworks可以提供一套完整的动态界面与鼠标拖动。在配置管理方面，Solidworks涉及到零件图、装配设计、装配图。Solidworks可以与网络进行协同工作。同时可以制工程图，可以进行零件建模，可以进行曲面建模等功能。并且，Solidworks软件还能让更多的开发人员同时参与到机电产品的开发任务中，真正实现所谓的并行工程。目前，Solidworks软件已在航空航天、船舶、汽车、工程机械、家电、模具等各个行业得到了广泛应用。5.2并联机械手的三维建模本文所研究的三自由度并联机械手的建模过程主要分为三大步骤：（1）完成并联机械手各零部件的设计，即实体造型；（2）完成并联机械手的总装配；（3）由于该三自由度并联机械手的零部件还比较复杂，为了提高工作效率且更好管理零部件，在建模工作中要注意以下两点事项。第一，在建立三维模型前，设定好工作目录，并为每个零部件选择具有其特点的名字，方便文件的查找与修改；第二，根据建模仿真的目的，只需按照零部件外形尺寸建模其模型，一些诸如螺纹、倒角的结构细节作简化处理。下面将分两个小节分别简单介绍该并联机械手的三维建模流程。5.3并联机械手零件实体造型在基于对了解机构的工作原理之后，再对该并联机械手零件实体造型进行建模，机构的工作原理在本文上章已作阐述过；其中主要用到的solidworks操作命令有拉伸、旋转、扫描等，根据并联机械手各零件的基本外形尺寸，在solidworks界面创建所绘零件的基本特征；然后就是进行细节特征设计，通过倒角、阵列、镜像等操作将零件实体模型进一步完善；最后进一步调整所创建的特征参数，并检测所绘零件是否合格，若合格即完成该零件的实体造型，否则继续添加特征与修改特征以满足设计要求。根据上述零件实体造型流程，在solidworks软件中完成该并联机械手的全部零件的设计，这里忽略了诸如螺母、螺栓类的标准件，所建立的该并联机械手的部分零件三维模型分别如图5.1所示。图5.1并联机械手部分零件三维模型5.4并联机械手的装配该并联机械手的零部件个数还不算太多，且机械手每条支链上主动臂与从动臂尺寸都是一样的，因此可以将整个机械手模型分解成很多个子装配体，从而可以十分准确快速地完成整个机械手的装配。虚拟装配分为自顶向下和自底向上两种设计方式。前者是在装配环境下直接进行零部件的设计，而后者则指对已经设计好的零部件先实现部分装配，再实现整体装配。本文将采用自底向上的装配方式完成该并联机械手的三维模型，具体步骤如下：（1）确定装配层次，即确定该并联机械手各子装配体的划分；（2）确定装配顺序，这里首先要选择一个零件作为其他零部件的约束基准，对于该并联机械手而言，可以将固定机架作为其基准零件，然后确定该装配体中各零部件装配的次序；（3）确定装配约束，即通过并联机械手中各零部件之间的定位与约束关系，依次装配成一个完整的装配体。其中，约束关系是指在对每个零部件进行装配时所需要知道的零部件约束形式及限制自由度，还有各零部件相对位置关系。本文在分别完成固定机架相关零部件的装配、主动臂相关零部件的装配、从动臂相关零部件的装配后，再来总装整个并联机械手，最终完成的三自由度并联机械手的装配，即实现了基于solidworks的并联机械手三维模型的建立，如图5.2所示。简单模拟并联机械手的运动，以检验各零部件相互间是否会产生运动干涉现象，进而把加工制造中可能出现的问题解决在设计阶段。图5.2并联机械手三维模型5.5本章小结本章建立了基于solidworks的并联机械手三维实体模型。首先对solidworks软件的简介，然后对零部件的三维建模，最后完成并联机械手的装配，并且对总装配图进行三维建模。总结随着并联机械手在工业领域应用范围越来越广，本文充分调研了并联机械手的应用现状，发现各行各业中大量重复性高强度的操作只需三个自由度即可完成。本文以具有三自由度的Delta轻型高速并联手为研究对象，并对其展开了各项研究及一些相关分析。首先，本文介绍了三自由度并联机械手