四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人设计.docxVIP

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四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人设计

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陈金舰

摘要：传统的四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人构件精密度差，很容易产生尺寸误差。针对上述问题，设计了一种新的四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人，该机器人由计算机、控制器和执行元件三部分构成，采用双输出3D打印在并联机构的基础上，提出四自由度3T1R并联机构，该结构可以在x、y、z三维方向上移动，并绕y轴方向转动，能够对3D打印机器人进行双打印，根据设计的机器人结构设计运动性能，分析不同支链在x、y坐标平面内投影的位置分布方式。为检测机器人工作效果，设计对比实验，结果表明，给出的机器人构件精密，尺寸误差小，具有很高的工作能力。

关键词：四自由度3T1R;双输出3D打印;并联机器人;解耦并联

中图分类号：TP391.9?文献标志码：A

文章编号：2095-5383（2020）03-0016-05

Abstract：Thetraditionalfour-degree-of-freedom3T1Rdual-output3Dprintingdecoupledparallelrobothaspoorprecisionandiseasytoproducedimensionalerror.Inordertosolvetheaboveproblems，anewfour-degree-of-freedom3T1Rdual-output3Dprintingdecoupledparallelrobotwasdesigned.Therobotiscomposedofthreeparts：computer，controllerandactuator.Basedontheparallelmechanism，afour-degree-of-freedom3T1Rparallelmechanismwasproposed.Thestructurecanmoveinthethree-dimensionaldirectionofx、y、zandrotatedaroundtheyaxisdirection.Itcandoubleprintthe3Dprintingrobot.Accordingtothedesignedrobotstructure，themotionperformancewasdesignedandthepositiondistributionofdifferentbranchchainsinthex、ycoordinateplanewasanalyzed.?Inordertodetecttheworkingeffectoftherobot，thecomparisonexperimentwasdesigned.Theresultshowsthatthenewtypeofrobotcomponenthasprecisecomponents，smalldimensionalerrors，andhighworkingcapacity.

Keywords：fourdegreesoffreedom3T1R;dualoutput3Dprinting;parallelrobot;decoupledparallel

与串联机构相比，并联机构是一类新型机构，具有刚度相对较强、动态性较高、惯性相对较小、承载能力较高等优点。并联机构最初研究时具有6个自由度，但随着研究的深入，为应对不同的应用场合，并联机构的自由度逐渐减少，少自由度并联机构得到了发展[1]。解耦是一种解决并联机构现存耦合性较强但控制较难等问题的方法，解耦并联机构是满足一对一存在于输入输出之间的线性映射关系。四自由度解耦并联机构是基于螺旋理论，实现空间的一维移动和三维转动，对机构进行支链结构特性的自由度分析，根据自由度计算公式验证机构的运动特征，对机构工作奇异性和输入输出关系进行完全解耦分析。本文应用的四自由度解耦并联机构具有控制简单、稳定性好、解耦完全等优势[2]。

3D打印技术是借由计算机作为辅助，对实体模型进行设计和建立，利用标准模板库文件，对模型进行分层转化，每层界面高度为固定值。以命令代码对机器运动进行控制，实现实体的逐层打印。随着3D打印设备和材料的不断创新和发展，3D打印成品的精度和成型速度不断提高。3D打印技术在当前已广泛应用于医疗、航空等领域[3]。

根据实际需求，对四自由度3T1R