【摘 要】
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由于并联机器人具有高精度、高刚度和结构紧凑等一系列优点,广泛应用于微细作业领域中.为了消除摩擦和间隙,通常采用柔性铰链代替并联机构中相应的运动副.但由于柔性铰链的变
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由于并联机器人具有高精度、高刚度和结构紧凑等一系列优点,广泛应用于微细作业领域中.为了消除摩擦和间隙,通常采用柔性铰链代替并联机构中相应的运动副.但由于柔性铰链的变形量极为有限,导致机器人的末端工作空间相对狭小.因此,在保证工作空间相对大的前提下,还能得到较高的精度和分辨率,是并联机器人研究的一个有重大理论意义和实用价值的研究方向.该课题来源于国家863计划项目"6-DOF纳米级宏微双重驱动微操作机器人".该文在全面分析了国内外有关并联机器人结构的基础上,对一种采用了新型柔性铰链的并联机器人的运动学和控制方法进行了深入的研究.首先,在运动学建模过程中,先把大行程柔性铰链假设为刚性球铰,分析了并联机器人刚性模型的逆运动学;然后利用有限元方法在建立了大行程柔性铰链精确数学模型的基础上,分析了并联机器人的柔性模型的运动学,利用Newton-Raphson方法解决了大行程柔性铰链在运动过程中产生的几何非线性问题;最后对两种模型进行了比较.其次,利用神经网络解决了柔性模型中几何非线性求解困难的问题.分析了BP神经网络和模糊神经网络的特点,并进行了训练和仿真.设计了网络,在保证精度较高的情况下解决了计算困难的问题,实现了对大行程柔性铰链并联机器人的实时控制.最后,为了验证大行程柔性铰链并联机器人运动学模型的正确性以及神经网络求解的实时性,建立了一套运动控制实验系统,并进行了相关的实验研究.实验结果验证了并联机器人的柔性模型的正确性,并且采用神经网络在保证精度较高的情况下,也实现了对大行程柔性铰链并联机器人的实时控制.
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