【摘 要】
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随着机器人技术的发展,机器人在外形及功能等方面的类人化已是一个重要发展方向.颈关节是类人机器人结构中的重要组成部分,对机器人的性能有着很大的影响,因此设计一种面向机
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随着机器人技术的发展,机器人在外形及功能等方面的类人化已是一个重要发展方向.颈关节是类人机器人结构中的重要组成部分,对机器人的性能有着很大的影响,因此设计一种面向机器人颈关节应用的机构具有重要的理论和现实意义.结合"211"学科建设项目,该课题任务是设计一个3自由度球面并联机构用以实现颈关节的功能,并对相关理论进行探讨.决定3自由度球面并联机构机构性能的参数为4个角度.如何在使得机构可实现的参数取值范围内,合理的取值使末端操作器的工作空间达到设计指标,并兼顾机构的其它性能是该机构的设计准则.该文基于目标工作空间推出的机构参数选取准则,以简化运动学计算为初次取值依据,然后根据对机构实际可达工作空间验证结果,确定了3自由度球面并联机构的4个设计参数值.同时为了避免各个杆件间的干涉而采取了不同的杆件工作在不同的球面上的避碰措施.运动学研究得出了机构输入和输出之间的关系,是对机构进行深入分析的基础.该文应用球面解析理论对3自由度球面并联机构进行了运动学研究,求得了其位置逆解和正解的解析解.根据人体颈关节运动的特点进行了运动规划,并对其进行了仿真研究.最后为所研制的3自由度球面并联机构搭建了控制系统,包括硬件和软件两部分.并利用此控制系统对面向颈关节的3自由度球面并联机构进行了相关的实验研究.
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