【摘 要】
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本文以过约束两转一移（2R1T）并联机构R（2RPR）R/SP为研究对象,针对航天复合材料产品的钻铣加工,基于该机构构造一款具有自主知识产权的新型过约束五自由度混联加工机器人,为宇航复合材料产品高效高质量加工提供自主可控的高端制造装备,主要研究内容如下:首先,对比分析2R1T并联机构R（2RPR）R/SP与Exechon机器人机构2UPR/SPR的不同点,主要包括机构运动副及其轴线的布置方式及特点
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本文以过约束两转一移（2R1T）并联机构R（2RPR）R/SP为研究对象,针对航天复合材料产品的钻铣加工,基于该机构构造一款具有自主知识产权的新型过约束五自由度混联加工机器人,为宇航复合材料产品高效高质量加工提供自主可控的高端制造装备,主要研究内容如下:首先,对比分析2R1T并联机构R（2RPR）R/SP与Exechon机器人机构2UPR/SPR的不同点,主要包括机构运动副及其轴线的布置方式及特点,进行机构的运动学特征对比分析,并开展两种机构的位置正反解及工作空间分析。其次,考虑工作空间及力传递效率等多项指标,进行过约束五自由度混联机器人机构R（2RPR）R/SP+RR尺度优化,得到五自由度混联机器人关键尺寸参数,建立混联机器人机构简化模型,基于简化模型进行关节与驱动力受力分析。再次,依据尺度优化结果,进行混联机器人结构设计,通过有限元方法进行静力学分析以验证混联机器人刚度,并依据分析结果对结构进行优化设计,对最终设计的混联机器人与Exechon机器人进行刚度对比分析。随后分析样机装配制造过程中易产生的误差,设计样机尺寸参数的测量方法,考虑加工误差及装配累积误差对机构理论参数进行修正,分析误差对机器人工作空间等运动学性能的影响,为样机标定奠定基础。最后,基于样机进行实验研究,检测机器人最大速度、最大加速度、机器人工作空间与刚度,对标定后样机定位精度及重复定位精度进行测量,规划S形铝合金型材加工实验,验证各项理论分析的正确性。
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