2-DOF类球面并联转台的设计及应用研究

admin · 发表于 2022-8-2 15:09:18

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并联转台凭借其运动方式的特殊性，极大地提高了传统转台在大负载、高速、高加速度、大范围转动条件下的运动性能，扩展了并联转台特别是两自由度并联转台的应用范围，使其在航空航天、军事侦察、激光武器等领域具有广阔的前景。本文结合国家自然科学基金项目“基于VCM概念的轮式移动机器人自适应机构设计及研究”，并根据工程实际的需要，开展了将两自由度并联转动机构应用于喷泉机构设计与控制系统的研究。具体研究内容如下：（1）介绍一类现有的两自由度并联转动机构，用图谱法分析这一类并联机构的自由度与运动原理，并构造出三种新的两自由度并联转动机构构型。（2）用一种基于单转角的几何方法描述两自由度并联转动机构的运动学模型，提供了一种更加简洁的运动学求解过程，更易于实现对该类机构进行简单高效的控制；分析两自由度并联机构的工作空间，并利用图谱法分析了该类并联机构的奇异性。通过一系列的分析比较，并由虚拟样机仿真验证分析结论后，从这一类并联机构中得到一种满足喷泉机构设计需要的构型。（3）设计了并联转台的机械系统，详细设计包括并联机构的本体设计，传动系统设计和防水系统的设计，给出机构的设计方案，并在其基础上通过虚拟样机的仿真验证系统的可靠性与可行性。（4）基于小型化原则，研制了两自由度并联转台的控制系统。以AVR单片机为核心设计了运动控制模块的硬件电路，并在其基础上设计了上位机和控制底层的软件系统。（5）建立两自由度并联机构的实验系统。在系统空载和负载条件下分别进行俯仰角相同和方位角相同两种运动模式的试验，试验包括测试并联转台的位置精度和系统速度等方面，验证了并联转台的相关理论分析的正确性、原理的可行性及机构设计的合理性和整个系统的实用性。此外还讨论了系统位置误差等题目的产生原因，总结出了相应的规律，为下一代样机的改进打下了坚实的基础。

2-DOF类球面并联转台的设计及应用研究

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