3-RSS同轴驱动布局并联机构的打磨机器人设计与运动分析
Design and Motion Analysis of Polishing Robot with 3-RSS Coaxial Drive Layout Parallel Mechanism
- 机械传动 2021年45卷第2期 页码：76-82
- 作者机构：
1.中北大学 机械工程学院， 山西 太原 030051
2.太原理工大学 机械与运载工程学院， 山西 太原 030024
- 作者简介：
景鸿翔（1994— ），男，山西吕梁人，硕士研究生，研究方向为并联机构与机器人。
秦慧斌（1978— ），男，山西潞城人，副教授，研究领域为机械装备数字化设计与制造。
- 基金信息：山西省重点研发计划项目(201903D421015┫先进制造技术山西省重点实验开放基金┣XJZZ201703)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.012
中图分类号：
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景鸿翔,秦慧斌,侯志利等.3-RSS同轴驱动布局并联机构的打磨机器人设计与运动分析[J].机械传动,2021,45(02):76-82.
Jing Hongxiang,Qin Huibin,Hou Zhili,et al.Design and Motion Analysis of Polishing Robot with 3-RSS Coaxial Drive Layout Parallel Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(02):76-82.
景鸿翔,秦慧斌,侯志利等.3-RSS同轴驱动布局并联机构的打磨机器人设计与运动分析[J].机械传动,2021,45(02):76-82. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.012.
Jing Hongxiang,Qin Huibin,Hou Zhili,et al.Design and Motion Analysis of Polishing Robot with 3-RSS Coaxial Drive Layout Parallel Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(02):76-82. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.012.
摘要
针对目前串联型打磨机器人在打磨球面时存在刚度不足的问题，提出一种3-RSS同轴驱动布局并联机构工具型打磨机器人。同轴驱动布局是将驱动布置在同一轴线，主体由基柱和3组可以绕基柱旋转的机械臂构成，每个机械臂外接支链杆簇，3组支链杆簇与末端打磨头相连。通过构型分析、结构设计，建立同轴驱动布局打磨机器人模型，并对模型进行运动学分析，通过雅可矩阵分析奇异位置，获得打磨机器人的灵活工作空间；经过运动仿真，对比预设路径与仿真轨迹，进行运动误差分析，验证了驱动方案的可行性。研究结果为并联机构打磨机器人拓展工作空间、提高刚度提供了理论与技术支持。
Abstract
In view of the present series polishing robot has the problem of insufficient stiffness when grinding spherical， a 3-RSS coaxial drive layout type parallel mechanism tool grinding robot is put forward. The coaxial drive layout is a way of arranging the drives on the same axis. The robot composed of a central base column and three actuated rotating arm that can rotate around this column， each arm is connected by distal linkages to an end polisher. A coaxial driving layout polishing robot model is established through configuration analysis and structural design， and then performs kinematic analysis on the model， the singular position is analyzed through the Jacobian matrix， and a flexible working space for the polisher is obtained. Comparing the preset paths through motion simulation， the motion error analysis with the simulation trajectory verifies the feasibility of the driving scheme. It provides theoretical and technical support for the parallel mechanism grinding robot to expand the working space and improve the stiffness.
关键词
同轴驱动布局并联机构打磨机器人运动学建模仿真分析
Keywords
Coaxial drive layoutParallel mechanismPolishing robotKinematics modelingSimulation analysis
references
XU P，CHEUNG C F，WANG C J，et al.Novel hybrid robot and its processes for precision polishing of freeform surfaces［J］.Precision Engineering，2020，64：53-62.
张鹏.全自动打磨抛光工业机器人系统研发［D］.邯郸：河北工程大学，2018：2-8.
ZHANG Peng.Research and development of automatic polishing industrial robot system［D］.Handan：Hebei University of Engineering，2018：2-8.
马凯超.基于三自由度并联机构的力控末端执行器研究［D］.宁波：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，2016：23-48.
MA Kaichao.Research on force-controlled end effector based on three-degree-of-freedom parallel mechanism［D］.Ningbo：Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering，Chinese Academy of Sciences，2016：23-48.
韦文.并联抛光机器人动力学建模与控制［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2012：9-38.
WEI Wen.Dynamic modeling and control of parallel polishing robot ［D］.Harbin：Harbin Institute of Technology，2012：9-38.
ZHANG L，YAN X K，ZHANG Q W.Design and analysis of 3-DOF cylindrical coordinate based manipulator［J］.Robotics and Computer Integrated Manufacturing，2018（52）：35-45.
张林，杨桂林，刘立涛，等.一种新型三自由度力控末端执行器及其运动学和性能分析［J］.宁波大学学报（理工版），2019，32（1）：38-43.
ZHANG Lin，YANG Guilin，LIU Litao，et al.A new type of three-degree-of-freedom force-controlled end effector and its kinematics and performance analysis［J］.Journal of Ningbo University （Science & Technology Edition），2019，32 （1）：38-43.
KOCK SÖNKE，OESTERLEIN ROLAND，BROGÅRDH TORGNY，WO2003066289A1［P/OL］.2003-08-14：1-17.https：//share-analytics.zhihuiya.com/view/4a638001-45f6-4dec-b6ef-dfd3eac1de3chttps://share-analytics.zhihuiya.com/view/4a638001-45f6-4dec-b6ef-dfd3eac1de3c.
ISAKSSON M，ERIKSSON A，WATSON M，et al.A method for extending planar axis-symmetric parallel manipulators to spatial mechanisms［J］.Mechanism and Machine Theory，2015，83：1-13.
ISAKSSON M，BROGARDH T，NAHAVANDI S.Parallel manipulators with a rotation-symmetric arm system［J］.Journal of Mechanical Design，2012，134（11）：114503-1-114503-6.
吴霄，秦慧斌，申旭阳，等.大工作空间5R平面并联机构的正逆互解验证实验研究［J］.机械传动，2018，42（3）：129-135.
WU Xiao，QIN Huibin，SHEN Xuyang，et al.Experimental study on verification of positive and inverse mutual solutions of 5R planar parallel mechanism in large workspace［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（3）：129-135.
侯志利，武文革，李瑞琴，等.可控5R平面并联机构构型重构设计与实验研究［J］.机械传动，2016，40（9）：56-60.
HOU Zhili，WU Wen'ge，LI Ruiqin，et al.Configuration reconfiguration design and experimental research of controllable 5R planar parallel mechanism［J］.Journal of Mechanical Transmission，2016，40（9）：56-60.
刘琳琳，李闯闯，吴振华，等.一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人：CN210210386U［P］.2020-03-31.
LIU Linlin，LI Chuangchuang，WU Zhenhua，et al.A part grinding robot with coaxial drive layout and multi-degree-of freedom parallel mechanism：CN210210386U［P］.2020-03-31.
黄真，刘婧芳，李艳文.论机构自由度［M］.北京：科学出版社，2011：87-95.
HUANG Zhen，LIU Jingfang，LI Yanwen.On the degree of freedom of institutions［M］.Beijing：Science Press，2011：87-95.
ISAKSSON M，ERIKSSON A，NAHAVANDI S.Analysis of the inverse kinematics problem for 3-DOF axis symmetric parallel manipulators with parasitic motion［C］.Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation.New York：IEEE，2014：5736-5743.
ISAKSSON M，BROGAEDH T，LUNDBERG I，et al.Improving the kinematic performance of the SCARA Tau PKM［C］.Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation.New York：IEEE，2010：4683-4690.
CUI H L，ZHU Z Q，GAN Z X，et al.Kinematic analysis and error modeling of Tau parallel robot［J］.Robotics and Computer Integrated Manufacturing，2004，21（6）：497-505.
刘善增.少自由度并联机器人机构动力学［M］.北京：科学出版社，2015：77-113.
LIU Shanzeng.Mechanism dynamics of parallel robots with low degree of freedom［M］.Beijing：Science Press，2015：77-113.
汤洋.面向自动化装配的少自由度并联机器人研究［D］.南京：南京航空航天大学，2016：23-28.
TANG Yang.Research on lower-mobility parallel robots for automatic assembly［D］.Nanjing：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，2016：23-28.
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