并联机器人几何约束构型综合方法及其应用

并联机器人几何约束构型综合方法及其应用汇报人：文小库2023-12-27并联机器人概述并联机器人的几何约束构型综合方法并联机器人的机构设计并联机器人的运动学分析并联机器人的动力学分析并联机器人的控制策略目录并联机器人概述01并联机器人是一种具有至少两个独立且可控制的支链的机器人，各支链的末端通过一个或多个关节与一个或多个末端执行器相连。高刚度、高精度、低惯量、低耦合、高动态响应等。并联机器人的定义与特点特点定义用于自动化生产线、装配、检测等环节，提高生产效率和产品质量。工业制造航空航天医疗康复用于卫星、空间站等大型设备的在轨装配与维修，以及飞机零部件的加工制造。用于假肢、康复训练设备、手术辅助装置等，提高医疗康复效果和安全性。030201并联机器人的应用领域20世纪80年代，德国学者ReinhartMaurer等人提出并联机器人的概念。起源20世纪90年代，英国学者Paul等人提出Delta机器人，广泛应用于快速搬运和装配领域。初期发展进入21世纪，随着技术进步和应用需求的增长，并联机器人在更多领域得到广泛应用和深入研究。成熟应用并联机器人的发展历程并联机器人的几何约束构型综合方法02在机器人构型中，通过几何关系将各个连杆连接在一起，形成一定的运动关系。几何约束定义根据约束的性质和作用，可以将几何约束分为位置约束和姿态约束两类。几何约束分类几何约束的定义与分类在满足机器人运动学和动力学要求的前提下，寻找具有优良性能的并联机器人构型。目标在构型综合过程中，需要遵循结构简单、性能稳定、易于制造等原则。原则构型综合的目标与原则方法基于约束的构型综合方法、基于性能的构型综合方法、基于优化的构型综合方法等。流程明确约束条件和性能要求、选择合适的构型综合方法、进行构型综合、验证并优化构型等步骤。构型综合的方法与流程并联机器人的机构设计03机构设计的原则与要求并联机器人的机构设计应具有足够的灵活性，以满足各种不同的作业需求。机构设计应保证机器人的稳定性和可靠性，防止在作业过程中出现故障。并联机器人的机构设计应保证高精度，以满足加工和装配的精度要求。机构设计应优化运动路径，提高作业效率。灵活性原则稳定性原则精度原则效率原则解析法试凑法优化法仿真法机构设计的常用方法01020304基于数学解析，通过建立数学模型来描述并联机器人的运动学和动力学特性。通过不断尝试和修改机构参数，以达到预期的作业效果。运用优化算法，对机构参数进行优化，以提高机器人的性能。利用计算机仿真技术，模拟并联机器人的运动过程，以评估机构设计的有效性。Delta并联机器人Delta并联机器人是一种常见的并联机器人，其机构设计简洁、灵活、高效，广泛应用于包装、装配等领域。Stewart平台并联机器人Stewart平台并联机器人是一种具有六自由度的并联机器人，其机构设计能够实现复杂的空间运动，广泛应用于航空、航天等领域。机构设计实例分析并联机器人的运动学分析04总结词运动学是研究物体运动规律的科学，包括位置、速度和加速度等运动参数。详细描述运动学主要关注物体在空间中的位置和姿态变化，不涉及力、质量和加速度等动力学参数。根据不同的分类标准，运动学可以分为多种类型，如平面运动学、空间运动学、线性运动学和非线性运动学等。运动学的定义与分类运动学分析的方法主要包括解析法和数值法两大类。总结词解析法是通过数学公式推导和解析几何知识来求解运动学问题，而数值法则通过迭代和搜索方法寻找近似解。在进行运动学分析时，通常需要遵循以下步骤：建立数学模型、选择合适的坐标系、定义关节变量、求解运动学方程等。详细描述运动学分析的方法与步骤VS以典型的并联机器人为例，介绍其运动学分析过程。详细描述以一种常见的并联机器人为例，首先建立其数学模型，选择合适的坐标系，定义关节变量。然后通过解析法或数值法求解其运动学方程，得出末端执行器的位置和姿态。最后通过实例分析验证所采用方法的正确性和有效性。总结词运动学分析实例分析并联机器人的动力学分析05动力学的定义与分类动力学的定义与分类总结词动力学是研究物体运动和力的关系的科学。在并联机器人领域，动力学主要关注机器人在运动过程中受到的力和力矩，以及这些力对机器人运动的影响。根据并联机器人的特点，动力学可以分为静力学和运动学两部分。静力学主要研究机器人在静止或匀速运动状态下受到的力，而运动学则研究机器人的运动轨迹和速度。详细描述总结词动力学分析的方法与步骤要点一要点二详细描述动力学分析是并联机器人设计和优化过程中的重要环节。常用的动力学分析方法包括拉格朗日法、凯恩方法和牛顿-欧拉法等。这些方法可以根据并联机器人的具体结构和运动需求选择使用。动力学分析的步骤通常包括建立数学模型、求解方程和结果分析等。通过动力学分析，可以了解机器人的动态性能，为优化设计提供依据。动力学分析的方法与步骤总结词动力学分析实例分析详细描述以某型并联机器人为例，介绍其动力学模型的建立过程和求解方法。首先根据机器人结构和运动特点，选择合适的动力学分析方法，建立数学模型。然后通过数值计算求解方程，得到机器人在不同运动状态下的力和力矩分布。最后对结果进行分析，了解机器人的动态性能，为优化设计提供依据。同时，通过与其他并联机器人的比较，可以发现该型机器人在动态性能方面的优势和不足，为进一步改进提供方向。动力学分析实例分析并联机器人的控制策略06基于位置的控制策略01根据末端执行器的期望位置，计算各关节的期望角度，使机器人末端达到期望位置。这种策略简单直观，但关节空间与笛卡尔空间之间的耦合可能导致控制性能不佳。基于力的控制策略02根据末端执行器与环境之间的期望作用力，计算关节的期望力矩，使机器人末端产生期望的力或力矩。这种策略能够更好地适应环境变化，但对传感器和算法的要求较高。混合控制策略03结合位置和力的控制策略，既考虑末端位置也考虑作用力，以实现更好的控制效果。这种策略需要同时考虑位置和力的约束，算法较为复杂。控制策略的分类与特点

控制策略的实现方法基于PID的控制通过比例、积分、微分三个环节对误差进行控制，结构简单，易于实现，但对参数调整要求较高。基于现代控制理论的控制如状态空间法、最优控制等，能够处理更复杂的系统，但计算量大，实时性较差。智能控制如模糊控制、神经网络控制等，能够处理不确定性和非线性问题，但需要大量数据和训练。03HybridCont