stewart平臺電液驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計【六自由度運動平臺】
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設(shè)計(論文)
開 題 報 告
學生姓名
學 號
專 業(yè)
班 級
指導(dǎo)教師
課題題目及來源:
課題題目: Stewart平臺電液驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計;題目來源:自擬。
課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀:
課題研究的意義:Stewart平臺具有諸多優(yōu)良特性,它在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。如戰(zhàn)車道路運動模擬器、汽車動態(tài)仿真模擬器、虛擬軸機床、汽車動態(tài)仿真器、娛樂模擬器、機器人腕部誤差補償器、6 維測力儀、接骨正位自動裝置等。Stewart 平臺機構(gòu)屬于空間多環(huán)并聯(lián)機構(gòu),從結(jié)構(gòu)上看,是用6 根支桿將上下兩平臺聯(lián)接而形成的,這6 根支桿都可以獨立地自由伸縮,從而實現(xiàn)上平臺相對于下平臺的6 個自由度的獨立運動。它的主要特點是:結(jié)構(gòu)緊湊,具有6個自由度,剛度高、承載能力大、位置精度高、位置逆向解簡單的優(yōu)點。六自由度運動平臺由于應(yīng)用場合不同,采用不同的驅(qū)動方式。目前,這種并聯(lián)機構(gòu)驅(qū)動方式主要包括電機驅(qū)動滾珠絲杠驅(qū)動方式、閥控液壓缸驅(qū)動方式、氣動人工肌肉驅(qū)動方式、電動液壓混合執(zhí)行器驅(qū)動方式、壓電陶瓷驅(qū)動方式、電機驅(qū)動滑輪鋼索驅(qū)動方式等。閥控液壓缸驅(qū)動方式的優(yōu)點是剛度大、抗干擾能力強、功率-重量比和力矩-慣量比大、響應(yīng)速度快、系統(tǒng)頻帶寬。Stewart平臺機構(gòu)設(shè)計是否合理對平臺運動學性能、動力學性能起著決定性作用,提高平臺性能,設(shè)計出一種優(yōu)良的平臺具有一定的理論意義和實際應(yīng)用價值。
國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀:自1987年Hunt提出并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)模型以來,并聯(lián)機器人的研究受到許多學者的關(guān)注。美國、日本先后有Roney、Ficher 、Duffy 、Sugimoto等一批學者從事研究,英國、德國、俄羅斯等一些歐洲國家也在研究。迄今為止,并聯(lián)機構(gòu)的樣機各種各樣,包括平面的、空間不同自由度的、不同布置方式的、以及超多自由度并串聯(lián)機構(gòu)。大致來說,60年代曾用來開發(fā)飛行模擬器,70年代提出并聯(lián)機器手的概念,80年代來開始研制并聯(lián)機器人和并聯(lián)機床,90年代利用并聯(lián)機構(gòu)開發(fā)起重機,日本的田和雄、內(nèi)山勝等則用并聯(lián)機構(gòu)開發(fā)宇宙飛船空間的對接器。此后,日本、俄羅斯、意大利、德國以及歐洲的各大公司相繼推出并聯(lián)機器人作為加工工具的應(yīng)用機構(gòu)。我國也非常重視并聯(lián)機器人及并聯(lián)機床的研究與開發(fā)工作,中國科學院沈陽自動化研究所、哈爾濱工業(yè)大學、清華大學、北京航空航天大學、東北大學、浙江大學、燕山大學等許多單位也在開展這方面研究工作,并取得了一定的成果。
課題研究的主要內(nèi)容和方法,研究過程中的主要問題和解決辦法:
課題研究的主要內(nèi)容:
1. 液壓缸機械結(jié)構(gòu)設(shè)計;
2. 十字鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計;
3. 閥塊結(jié)構(gòu)設(shè)計;
4. Stewart平臺電液驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計;
5. 完成畢業(yè)設(shè)計說明書。
采用的方法:
1. 通過查閱資料,了解電液驅(qū)動機構(gòu)的組成、工作原理和結(jié)構(gòu)特點;
2. 基于給定驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計參數(shù),應(yīng)用液壓缸設(shè)計公式,對Stewart平臺電液驅(qū)動缸進行結(jié)構(gòu)設(shè)計;
3. 應(yīng)用Matlab語言對十字鉸鏈進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;
4. 應(yīng)用UG三維軟件設(shè)計出Stewart平臺電液驅(qū)動機構(gòu)的三維模型;
5. 應(yīng)用AutoCAD軟件設(shè)計出Stewart平臺電液驅(qū)動機構(gòu)的總裝配圖和液壓缸、十字鉸鏈和閥塊的零件圖。
研究過程中存在的問題和解決辦法:
本課題設(shè)計的電液驅(qū)動機構(gòu)可能存在干涉問題,可以應(yīng)用UG軟件設(shè)計的三維立體模型,通過UG運動分析模塊進行運動分析,解決機構(gòu)干涉問題。
課題研究所需的參考文獻:
1 劉文濤. 并聯(lián)機床性能分析與研究. 哈爾濱工業(yè)大學博士學位論文 2000
2 李洪人. 液壓控制系統(tǒng). 國防工業(yè)出版社. 1990
3 張尚盈. 液壓驅(qū)動并聯(lián)機器人力控制研究. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學, 2005.
4 梁軍,付鐵. 基于Stewart平臺的并聯(lián)機床剛度分析. 現(xiàn)代制造工程, 2006
5 文福安,梁崇高,廖啟征. 并聯(lián)機器人機構(gòu)位置正解. 中國機械工程, 1999
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7 熊有倫, 丁漢, 李恩滄. 機器人學. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1992.
8 趙強. 六自由度艦艇運動模擬器的優(yōu)化設(shè)計及性能分析. 哈爾濱工業(yè)大學, 2003
9 黃真,杜雄. 3 /62SPS型Stewart機器人的一般線性奇異分析. 中國機械工程
指導(dǎo)教師審查意見:
指導(dǎo)教師簽字:
2008年3月21日
指導(dǎo)委員會意見審核意見:
組長簽字:
200 年 月 日
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六自由度運動平臺
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