Delta机械手尺度综合和动力学分析

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Delta机械手凭着其承载能力强、刚度大、累计效应小、运动精度高,结构相对简单,反解容易等突出优点,自问世以来,深受包装、医药、食品、电子装配等厂家的青睐。  尽管市场和经济效益巨大,由于并联机构研发和控制较难,因此在市场上国内厂家的份额十分有限。近几年,Delta机械手研发出现了高潮,但研究成果多集中在理论领域和科研单位,立足于实际应用的研究较少。  根据机械手需要满足的工艺条件,确定了设计需要满足的要求。进一步分析了Delta机械手的结构特征,建立数学模型,求出位置反解解析表达式。并同3D模型中的数据进行比较,印证了模型和反解的正确性。  运用图表法,逐一改变主要结构参数和负载值,通过仿真模拟,分析了这些参数改变对马达驱动力矩的影响。  分析了操作平台同马达输入角度之间的关系,以全局条件数最小作为优化指标,以包含整个工作空间为约束条件,构造优化函数,根据优化流程图编写Matlab程序,求得全局条件数最小的九组结构参数数值,综合前面提到的动力学影响因素,选定一组参数作为最优参数。  针对之前用拉格朗日方程法推导过程中,忽略或等效连杆臂造成结果误差偏大以及使用虚功原理,推导计算复杂的问题,运用拉格朗日方法建立完整的动力学方程,通过引入拉格朗日乘子和广义坐标,简化了计算过程。  运用虚拟样机技术,仿真分析了三种使用工况下。末端同样运行轨迹,同样运行速度条件下,马达扭矩的变化曲线。确定了Delter机械手同机架的方位关系。  介绍了实验样机的软件和硬件系统,通过实验验证了所研发的 Delta 机械手达到了设计要求,能满足设计提出的操作空间,重复定位精度,负载和速度要求。  上述研究成果为基础的量产机型已应用于公司实际生产线。
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