3-RRR刚柔并联定位平台优化设计及控制实验.pdfVIP

学兔兔 3-RRR~t]柔并联定位平台优化设计及控制实验 Optim ization designand controlexperimentof3-RRR rigid-flexible parallelpositioning platform 鞠锦勇，李 威，王禹桥，刘玉飞，徐 晗 JUJin-yong。LIWei。WANGYu—qiao。LIUYu-fei。XU Han (中国矿业大学 机电工程学院，徐州 221008) 摘 要：设计了3一RRRI~JI柔并联定位平台，并对平台进行结构优化设计及运动学反解。通过有限元分 析 ，以应力承载能力为指标 ，确定柔性连杆铰接头形式；以避开电机运行频率、避免共振为 优化目标，对杆件尺寸进行优化，确定杆件的最优尺寸参数。最后根据设计方案，加工出实 物定位平台，基于LabVlEW建立控制系统，对所设计的并联定位平台进行实验研究。结果表 明，所设计的并联平台结构合理，运行过程中振动小，能够达到期望的精度，为后续的精确 动力学分析提供了基础。 关键词：并联定位平台；柔性连杆；运动学；铰接头；结构优化；LabVlEW 中圈分类号：TH112；TH113 文献标识码：A 文章编号：1009—0134(2015)04(上)一0141-03 Doi：10．3969／J．Issn．1009-0134．2015．04(t-)．42 0 引言 定位平台，其中平面定位平台结构相对简单，在实际中 应用最多。本文设计了一种3．RRR刚柔平面并联定位平 并联定位平台是指具有两个或者多个 自由度，通过 台，并对柔性连杆进行优化设计，加工出实物平台并进 两个或两个 以上的分支运动链连接定平台与动平台，并 行控制系统实验。 以并联方式驱动的一类闭环结构Ⅲ。并联定位平台是一 种典型的并联机构，与传统的串联机构相比，并联机构 1 3-RRRHtJ柔并联定位平台设计及运动分析 具有结构紧凑作业面小、刚度大、动态特性好、承载能 本文设计 的3一RRR~JI柔并联定位平台如图1所示。 力高等优点，另外并联定位平台的末端误差不是所有运 平台具有三个 自由度：动平台在X、y方 向的移动以及绕 动关节的累积误差[2，因此定位精度也得到了很大的提 z轴的转动。电机轴与主动柔性连杆采用固定副连接， 高。目前，并联定位平台在精密机床、制造业、运动模 动平台与从动柔性连杆采用转动副连接 。通过协调三个 拟等相关领域得到了广泛应用。 电机运动，控制动平台的运动轨迹。 随着并联定位平台的发展，尤其是向着高精度、高 速方 向的拓展，对并联定位平台的机构也提出了新的要 求，高精度必然要求结构更加精密、高速必然要求材质 更加轻型。而并联平台材质的轻型化会加大机构部件的 柔性、降低系统的固有频率，在高速运动下，容易产生 弹性振动