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3-PPSR并联微动机器人静刚度分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:0
  • 页码:25-33
  • 语言:中文
  • 分类:TP242[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学机器人研究所,哈尔滨150080
  • 相关基金:国家自然科学基金(50605013)和哈尔滨工业大学优秀青年教师培养计划(HITQNJS.2006.032)资助项目.
  • 相关项目:用于纳米操作的6自由度3-PPSR微动机器人
中文摘要:

为简化6支链并联微动机器人的复杂结构,减小装配误差,提出压电陶瓷驱动的3-PPSR构型6自由度并联微动机器人结构。采用整体式下平台和三条两端带有柔性球铰链和直圆柔性铰链的支杆,使结构紧凑并有利于提高精度。为分析对并联微动机器人精度具有重要影响的静刚度指标,首先求出此类机器人的逆解矩阵及支杆柔性铰链处微小角位移和末端位姿的关系。在此基础上,考虑支杆两端柔性铰链和弹性平板的弹性变形,运用虚功原理推导并联微动机器人静刚度矩阵。进而仿真分析机构各几何参数对静刚度的影响,获得支杆两端铰接点半径及直角弹性平板和支杆两端柔性铰链尺寸对刚度的影响规律,为此类并联微动机器人刚度配置和机构优化设计提供理论依据。

英文摘要:

A 3-PPSR parallel micromanipulator with 6-DOF driven by piezoelectric actuators is presented to avoid the complex structure and reduce the assembly error of the usual 6-limed ones. It is very compact and helpful to improve the accuracy using the monolithic bottom stage and only three fixed-length rods with flexure hinges at the two ends. To analyze the static stiffness, which is an important index that affects the accuracy of the manipulator, the inverse kinematics and the relation between the end-effectors' position and pose and the micro deformation of the flexure hinges is derived from series of coordinates transformations firstly. As to the elastic deformation of the flexure hinges, the static stiffness matrix of the manipulator is developed via the principle of virtual work. Based on this model, the influence of the parameters for the stiffness of the manipulator is discussed. Thus the effect of the radii of the hinge circles and the dimensions of the flexure hinges on stiffness are obtained. The results provide tutorial for configuring the stiffness and designing the structural parameters of the parallel micromanipulator further.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603