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3-PSS柔性并联微操作机器人柔度分析

任军 何文浩 李其良 吴瀚海

任军,何文浩,李其良, 等. 3-PSS柔性并联微操作机器人柔度分析[J]. 机械科学与技术,2023,42(3):426-431 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200564
引用本文: 任军,何文浩,李其良, 等. 3-PSS柔性并联微操作机器人柔度分析[J]. 机械科学与技术,2023,42(3):426-431 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200564
REN Jun, HE Wenhao, LI Qiliang, WU Hanhai. Analysis of Flexibility of 3-PSS Flexible Parallel Micromanipulation Robot[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(3): 426-431. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200564
Citation: REN Jun, HE Wenhao, LI Qiliang, WU Hanhai. Analysis of Flexibility of 3-PSS Flexible Parallel Micromanipulation Robot[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(3): 426-431. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200564

3-PSS柔性并联微操作机器人柔度分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200564
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(51975190)、湖北省教育厅科学研究计划重点项目(D20211401)及现代制造质量工程湖北省重点实验室开放基金项目(KFJJ-2020003)
详细信息
    作者简介:

    任军(1983−),副教授,硕士生导师,博士,研究方向为机器人技术、柔性机构学,renjun@mail.hbut.edu.cn

  • 中图分类号: TH12

Analysis of Flexibility of 3-PSS Flexible Parallel Micromanipulation Robot

  • 摘要: 柔度矩阵建模是进行全柔性机构分析的基础。针对3-PSS型柔性并联微操作机器人,首先基于坐标变换法计算机构单条支链柔度矩阵,并基于此建立机器人整体柔度矩阵模型。然后进行数值算例计算和Ansys有限元仿真分析,并将理论计算结果与有限元分析结果进行对比,验证了柔度矩阵建模的正确性。最后对柔性并联机器人进行了柔度性能分析,并得出了机构的结构参数对柔度的影响规律,分析结果对3-PSS型柔性并联机构的结构优化设计提供了依据。
  • 图  1  机构整体结构示意图

    图  2  柔性球铰结构参数

    图  3  机构单条支链结构

    图  4  3-PSS柔性并联微操作机器人有限元仿真模型

    图  5  柔性球铰切割半径R和刚性杆长度Lx向柔度影响

    图  6  柔性球铰切割半径R和刚性杆长度Lz向柔度影响

    图  7  柔性球铰最小厚度t和刚性杆半径rx向柔度影响

    图  8  柔性球铰最小厚度t和刚性杆半径rz向柔度影响

    图  9  上下平台半径对x向柔度的影响

    图  10  上下平台半径对z向柔度的影响

    表  1  3-PSS柔性并联微操作机器人结构参数

    参数数值参数数值
    柔性球铰材料 65Mn 柔性球铰切割半径R/mm 2.5
    杨氏模量E/GPa 200 圆弧的圆心角θm/(°) 60
    泊松比ν 0.3 刚性杆长度L/mm 120
    t/mm 1 上平台外接圆半径r1/mm 103
    刚性杆半径r/mm 5 动平台内切圆半径r2 /mm 18
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    表  2  3-PSS柔性并联微操作机器人柔度分析结果

    柔度/(m·N−1 理论模型 有限元模型 误差/%
    xCx 4.316×10−7 4.572×10−7 5.6
    y向Cy 4.316×10−7 4.572×10−7 5.6
    z向Cz 2.260 3×10−8 2.419×10 −8 6.5
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2020-12-07
  • 刊出日期:  2023-03-25

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