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          并聯機構的設計與應用

          2014-08-29 15:24 作者:管理員11 來源:未知 瀏覽: 字號:

          摘要:并聯機構是由多個相同類型的運動鏈在運動平臺 和固定平臺之間并聯而成的。相對于串聯機構,并聯 機構的運動平臺由多個驅動桿支承,結構剛度大,結 構更加德定;在相同自重與體積下承載能力更高;對 末端執行器沒有誤差積累和放大作用.誤差小,精度 高;可以將電

              并聯機構是由多個相同類型的運動鏈在運動平臺
          和固定平臺之間并聯而成的。相對于串聯機構,并聯
          機構的運動平臺由多個驅動桿支承,結構剛度大,結
          構更加德定;在相同自重與體積下承載能力更高;對
          末端執行器沒有誤差積累和放大作用.誤差小,精度
          高;可以將電動機安裝在固定機座上,運動載荷比較
          小,降低了系統的慣性,提高了系統的動力性能;在
          運動學求解上,運動學逆解求解容易,便于實現實時
          控制。
              并聯機床屬于新結構機床,其主要特征在于機床
          中采用了不同于傳統機床的并聯機構。并聯機床通過
          改變驅動桿的長度或位置來改變安裝有執行器的活動
          平臺的位姿,在活動平臺上安裝不同執行器就可進行
          多坐標銑、鉆、磨、拋光以及異型刀具刃磨等多種加
          工任務,裝備機械手腕、高能光薄或CCD攝像機等
          末端執行器,還可完成精密裝配、特種加工與測量等
          作業。
              最初推出的并聯機床均是建立在Stewart平臺基
          礎上的六并聯機床。以美國Giddings & Lewis公司推
          出的Variax六并聯機床為例,該機床用可伸縮的六根
          桿支撐并連接運動平臺(裝有主軸頭)與固定平臺
          (裝有工作臺)。每根桿均由各自的伺服電動機與滾
          珠絲杠驅動。伸縮這6根桿就可以使裝有主軸頭的運
          動平臺進行三維空間的運動,從而改變主軸與工件的
          相對空間位置,滿足加工中刀具運動軌跡的要求。與
          傳統機床相比,這種六并聯機床具有如下優點:剛性
          為傳統機床的5倍;精度比傳統機床高2~I0倍;輪
          廓加工速度與加速度可分別達到66m/min和1g,因
          而輪廓加工的效率相當于傳統機床的5~10倍。對于
          傳統機床需要多次定位工件才能加工的復雜曲面,這
          種機床可以一次加工完成。然而,六并聯機床適合應
          用在精度、剛度和載荷/機床重量比要求高,而對工
          作空間要求不大的場合。另外,為了實現所需加工的
          軌跡,六并聯機床的控制系統必須進行大盆復雜的計
          算,因為刀具的任何運動都需要高性能的計算機來控
          制所有6個軸的聯動,正是這一點限制了它們的應
          用。
              然而,墓于Stewart平臺的六桿并聯機構有工作
          空間小、本身的奇異性和拐合性使其構型和總體布局
          受限、任何運動均需六軸聯動、運動正解復雜而難于
          實現快速的實時控制等局限,使其難以實現產業化。
          此外,并聯機床(機器人)的每一個支鏈均通過鉸
          鏈與動、靜平臺相連,正是由于校鏈的精度、間隙和
          接觸剛性等問題,使得并聯機床(機器人)的實際
          整體精度和剛性降低。而且,并聯的分支鏈越多,連
          接這些分支鏈的鉸鏈越容易產生疊加的隨機性誤差,
          從而影響并聯機器人(機床)的整體工作精度。從
          這個意義上說,也可以解釋為何少自由度并聯機床
          (機器人)比六桿并聯機床(機器人)更易實現實用
          化。為了克服六桿并聯機構上述存在的一些問題,少
          自由度并聯機構特別是三自由度并聯機構由于具有工
          作空間相對較大,奇異性和禍合性相對較小,運動
          學、動力學分析相對簡單,靈活性較高,控制容易,
          并且設計制造方便等優勢,成為近年來國內外研究發
          展的主流,特別是為了擴大工作空間,申并聯結構的
          混聯機床(機器人)亦成為機器人領域的重要發展
          方向。
          (責任編輯:laugh521521)
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