1、东北大学硕士学位论文3-PTT型水平滑块式并联机器人的仿真研究姓名：王佩林申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：蔡光起20040201东北大擎硕士论文下一、），。，娃。，醇， ，订。，： （）髓氆，一，。 ），（），（），。，东北大学硕士论文（）台， （），姆，（）畦。，。，声明本人声明所呈交的学位论文是在母烬的指导下完成的，论文中取褥的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一嗣工作瀚蘑恚对本磷究所傲的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人签窟：乏假髀日期：一坎丹，犀东北大学硕士论文第一
2、章绪论第章绪论并联机器人在现代制造业中的地位和作用自从年美国公司推出第一台实用工业机器人以来，由于它适应柔性自动化生产的要求，因而得到了很快的发展。机器人技术作为先进制造技术的典型代表和主要技术手段，在提升企业技术文化、稳定产品质量、提高生产效率、实现文明生产等方面发挥出重大作用。机器人技术的发展，在与数控制造装备交汇的过程中，诞生了并联机器人。并联机构是空间多环多自由度机构创造性的应用，集数控理论、机构学理论、机器人技术于一体，是最具柔性的智能制造单元。对于传统机床，由于机构层叠嵌套，其运动联的累积误差对机构的精度有很大的影响，而并联机器人则可以克服以上缺点。自二十世纪九十年代以来，并联机器
3、人以其先进的设计理念和广阔的市场潜在需求成为制造业研究的热点，作为新一代的制造业自动化装备，已开始应用于汽车、摩托车、工程机械、电子信息、家电、化工等行业。目前，先进制造技术已成为世界各发达国家竞相发展的高技术，而并联机器人作为其重要的组成部分，其发展水平已成为衡量一个国家技术发展程度的重要标志之一【。在这一大背景下，针对国情，抓紧研发具有自主知识产权的并联机床产品并占有市场，无疑具有重大意义。并联机器人的特点及其研究现状并联机器人的特点并联机器人的并联机构是由多个相同类型的运动链在运动平台和固定平台之并联而成。与传统的串联机器人相比，并联机器人的缺点是活动空间小、活动平台的运动远远不如串联机
4、器人手部来得灵活；并联机器人的工作空间往往只是一个厚度不大的蘑菇形空间，位于机构的活动平台上方。表示灵活度的术端件三维转动的活动范围一般只在左右。但并联机构相对于串联机构有其独特的优点：（）并联机构运动平台由多杆支承，与串联结构的悬臂梁相比刚度大、结构稳定：东北走学硕士论文第一章绻论（）在相同自重与体积下，并联机器人较串联机器人的承载能力高褥多；（）并联机构末端件没有串联结构束端件的误差积累和放大作糯，误差小、精度高；（）串联式机器入的驱动电机和传动系统大都放在运动部件上，增加了系统的惯性，恶化了幼力学性能，丽并联式则缀容易将电动枧置于熬座上，减小了运动受衙，动力学性能较好；（）在位鼹求解上，
5、势联襁构正解溺难、逆烬非常容易，嚣串联规捣的正鼹察易、逆解十分困难，由于在实时控制这些机构时要计算逆解，故并联机构在这方面缦商优势。由于并联机器人常用于加工工业，其作用相当于机床，所以人们有时也将并联掇器人称戈势联褪器入极痰，或予蕤嫠髂为著袋瓿寒。蒡联毫毪庆与传统撬窳柩毙，具有运动速度高、灵活轻便、无鬻坚固地基、焱装布局方便、造价低廉与维护方便等侥熹。嚣罄，势袋褪器入已残麓毫琵庆臻究静令热点。与串联糖器入攘魄，并联机器人具有刚度大、负荷自重比商、载荷分稚均匀、微动精度高、易于实现工件绒刀其靛鲁国度运动、适于金满韬浆热王等饶点。藏努，豳予并联枫嚣入豹委解比较容易求解，对于已知刀位点坐标轨迹和刀媳
6、姿态的复杂自由曲丽加工，并联机器久对其箕静谴鬟帮姿态的控裁要魄辘翔王串心踅容荔，因魏褥著联机器入褥于自由曲面的加工，有利于提高加工效率和加工精度。并联机器人的研究现状目前，国际学术界及工程界对研究岛开发并联机器人相辫重视，对这种新型数控浚备豹工嚣疲鼹嚣最襄痰用潜力鬻舔鼹，纷纷授入大量久力、物力竟穗拜发，并从九十年代初以来相继推出多种结构相似而名称各舜的产龋化样机。例如，年，美蠢德髑鑫动能与并联辊寐磷究所成萌静疆麓密霹完减锯、蘑、链、键、撼毙和高能束等多种加工的多功能并联机械手。在年芝加哥圜际机床博览会鹜公的并联机冻“ 。鬻瑞六辩映式并联辊球东托天学硕士论文第一章绪论（）上，美国和荚圈公司蘑次震
7、爨了拣为“变异型”（）（图）的数控机床和“六足虫”（）加工中心，引起了不小豹轰动，被誉必“世纪瓣耘一代数控麓工设备”。农年汉诺藏国际机床博览会（）和年巴黎国际机床博览会上（），更有多台并联提嚣入凝袋震出，其中惫捂美嚣公司熬鹜式麓工中心、英国公司的系列带冗佘度的混联机床、意大利公司瓣型瓿瘴、饿梦嫠公司静秘鍪橇冻、瑞典公司的和型三腿机床、德国公司的型机床和汉诺藏大学静涩联三蹩标激光鲡王梳寐、瑞士戆六淆浚鍪！辊臻（闰），以及茨国公司推出的（图）和铣床（图）、韩国瓣援公司的辊床等。在袋藏会上还击现了为并联祝寐配套的功能部件，如德国的公司开发的可预紧球铰链等。此外，日本的丰田、东芝机械、目立精机、三菱电
8、辊、犬阪枫工、安酗机工，丹麦的等公司，也纷纷花费臣资研带了不同结构的并联数控枫床、坐标测嶷机、镜铣类加工中心等榉枫。特剐值得撵及的燕，德、意、法、英、瑞士、瑞典和西班牙等国在欧共体的资助下于年底己先藤启动称之为“”、“”和“航空工业制造反映系统”的三个大型跨潮联合研发项目。其中瑞熊公司生产的和型并联机床融售出余台，波膏、沃尔沃、大众、通用、英翻航空航天公司、以及美国剐克汽车公司（中国）均购鼹了这种机器人机床，用于舷空航天镪结构构牛、复合毒孝料的褒速链粼、汽蘩大型模具剑作、激光甥割、粒子束寝面改性等场合，并已取得显著缀济效益。据业内界人士分析，并联机庆缀霹成为能够适应下世纪灵矮多炎豹生产珏境戆毅
9、一健裹逮、寒黍健、裹经济性的数控加工设备，具有广泛的市场前景。出于这种考虑，美国阑家试验室积美强国家标准鼹（）已予年联会餐议并专羹藏立了并联瓤臻露户协会幽！公的髫型钱廉东北大学硕士论文第一章绪论（）。我国有关并联机器人机床的基础性研究当数黄真教授和梁崇高教授早在世纪年代所做的开创性工作【】。目前国内一些科研院所在这一领域已经进入实用化和工程化阶段，并分别列入“九五”科技攻关和“”高技术发展计划，在相关基础理论方面已得到国家自然科学基金的连续资助。部分高校还将并联机床的开发纳入了教育部“”工程重点建设项目，并得到政府部门的支持且吸引了机床骨干企业的参与。经过十多年来的不断探索，这些单位也取得了些
10、成果，例如，燕山大学于年研制出我国第一台并联操作机样机；清华大学和天津大学合作于率先研制出了我国第一台平台型大型镗铣类并联机床原型样机【。】目前正在与昆明机床股份有限公司合作进行该机床的商品化工作；天津大学与天津第一机床厂合作于年研制成功我国第一台三坐标并联机床商品化样机（图）；北京航空航天大学在国家自然科学基金的资助下，正在研制六杆磨削机床（）；中科院沈阳自动化所研制出多自由度混联机床样机等。另外，东北大学、哈尔滨工业大学、华中理工大学、浙江大学、西安交通大学、国防科技大学等也在进行并联机床的相关研究。目前国际和国内研究开发的并联机床多为六杆结构，它有建模困难、存在运动耦合、对元件及控制精度
11、要求高等不足。而且，在许多情况下用户用低于六自由度的机床就可以满足加工要求，而并不需要机床拥有六个自由度【。因此，国内外许多学者对少于六自由度的并联机床也给予了很大关注。近年来，随着研究的深入，并联平台式三自由度的并联机床因其独特的优点成为广泛关注的焦点。如年【】提出三自由度空间并联机构引起广泛的兴趣；年给出了【划天津学的并联机床幽东北人学研制的二三杆五自山艘弗联机器人？东北大学硕士论文第一章绪论一种较简单的三自由度三维移动机构；年”提出了多种三自由度立方角台机构，并分析了它们的运动学特征等。从总体上看，三自由度并联机构相对六杆并联机构而言，由于约束运动平台的驱动杆少，所以工作空间要大些，运动
12、耦合相对要弱，控制也相对要容易一些，造价也相对较低。因此，三自由度并联机构是并联机构中很有前景的一类。目前国际上仅有为数不多的几家公司推出了各自的三自由度并联机器人，其中包括意大利公司的型四杆三自由度机床（）、瑞典公司的和型三腿机床、德国斯图加特大学机床与制造设备控制技术研究所的三杆机床，以及德国汉诺威大学生产工程和机床研究所的用于钢板激光加工的三杆机床。现在美国公司也正在开发取名为“”的三杆机床。东北大学蔡光起教授于年研制的新型三杆三自由度并联机床开创了我国开发和研制低于六自由度的并联机器人的先河。该三自由度并联机床采用型结构，具有三个移动自由度，基本克服了六自由度并联机构工作空间小、耦合性
13、强的缺点，应用范围广。东北大学还于年研制了我国首台三杆五自由度并联机器人（图），用于复杂曲面的加工。该三杆五自由度并联机器人是在三自由度机床基础上增加了两个转动自由度而构成的，从而扩展了机床的加工能力。该成果已通过省级技术鉴定，其水平国际先进、国内领先。机床本体设计已获国家专利（专利号：），这为具有完全自主产权的并联机床国产化创造了条件。年东北大学又创新开发研制了另一种新型型水平滑块式并联机器人（图），并与大连钢铁集团有限公司合作应用于钢坯修磨生产中【】。它是一种大负载加工机械，在加工运动中既要承受磨头的重量，又要克服较大的切向力和法向力，图东北人学制的一。水、谢火并联机妹一东北大学硕士论文第
14、一章绪论同时还要实现较精确的运动轨迹，这是串联机构机器人难以实现的。本文就是针对该并联机器人进行了仿真研究。机器人仿真技术的研究计算机仿真技术是由系统工程、现代数学方法和计算机技术相结合的新兴学科。其方法建立在计算机能力的基础之上【引。随着计算机技术的发展，仿真技术也得到迅速发展，其应用领域愈来愈广，作用也越来越大。尤其在航空、航天、国防及其它大规模复杂系统的研制开发过程中，计算机仿真一直是不可缺少的工具【。仿真技术在机器人的设计和应用中也起到了重要的作用，因为若要通过计算机控制机器人产生预期的动作，就必须在计算机内部建立某种模型，机器人根据这种模型对动作进行规划，并自动地生成完成这些动作的目
15、标程序。为此，需要把机器人本体和机器人所在的作业环境抽象为某种模型，并且必须对人们所设计的机器人动作进行仿真【。一般说来，机器人仿真技术涉及的范围很广，但是大致可以把机器人仿真技术分为两类：（）设计机器人时所必须具有的结果分析和运动分析仿真技术；（）支持机器人编程的仿真技术。第（）项仿真技术是进行机器人的结构设计时所必不可少的，把机器人结构分析技术与机器人运动分析技术综合在一起的设计支持系统也是当前重要的研究开发项目之一。机器人的仿真建模技术是机器人仿真技术的核心和关键，主要包括几何模型、运动模型和物理模型等。几何模型就是用来描述对象固有形状和外表的抽象模型，生成几何模型的主要方法有：（）测试
16、法：首先对建模对象制造一个非金属模型，然后用数字化仪的探针在该模型上测试，得到三维离散数据，从而得到对象的多边形描述；（）法：利用，或等三维建模软件生成对象模型；运动模型就是用来描述对象的位置变化、碰撞、伸缩和表面变形等特性，可以采用关键帧法和样条驱动画法：（）关键帧法：首先生成运动轨迹上的部分关键画面，然后用插值法生成中问帧画面。所有影响图像的参数，如位置、旋转角等都可以作为插值参数；（）样条驱动法：由用户指定对象运动的运动轨迹样条，根据运动向量由初始图像生成运动图像序列。物理模型则是用来描述仿真对象的固有特性，如质量、惯性、表面光沽度、软硬度或变形等。仿真对象的建模原则是：在不失真实的前提
17、下，尽可能减少模型的东北大学硕士论文第一章绪论复杂程度。机器人仿真能够完成一类或多类机器人的运动学、静力学、动力学、轨迹控制以及控制算法、图形显示和输出功能。随着机器人技术的高度综合和计算机集成制造技术（）的发展，机器人仿真技术己变得越来越重要【。机器人仿真技术已不仅局限于单纯的机器人的机械手，在更有效地利用视觉等传感器的辅助设计方面，在利用传感器的信息从而实现机器人运动的离线编程方面，以及其它方面都对机器人仿真技术提出了更高和更广泛的要求。为了满足这些要求，必须极大地提高作为仿真技术核心的环境模型的表达能力。然而，从现阶段仿真技术所达到的水平来看，还不可能一点不差如实地建立实际环境的模型，也
18、就是说通过仿真技术所建立的环境模型总是与实际环境有不同之处。此外，在建模过程中还存在由于测量误差、示教方法和传感器性能的不完善所带来的不确定因素。如何最大限度地消除这些不确定因素的影响，如何大力提高使用含有这些不确定因素环境模型的仿真系统的性能，这些都是机器人仿真技术中需要进行研究和开发的重大问题。本文的选题背景及主要内容选题背景钢坯修磨是在冶金工业轧钢生产中为保证轧材质量而进行的一项重要工序。初轧或锻造获得的钢坯表面存在许多裂纹、结疤、夹杂、脱碳等缺陷，如不及时去除这些缺陷，在进一步轧制过程中将会延伸和扩大，从而严重影响轧材质量和成材率。所以钢坯在进行再次加热、进一步轧制之前需进行钢坯修磨。
19、钢坯修磨工艺可分为全修磨和局部修磨。全修磨是采用专用磨床对钢坯表面层进行全部磨削，高效全面去除钢坯表层材料，而不管表面缺陷部位所占面积的大小。该方式比较容易实现自动化，但钢材损耗大。局部修磨只对有缺陷位置进行磨削。该方式不易实现自动化，但钢材损耗小。我国目前有一以上的钢坯是进行局部修磨的，这样算来我国每年局部修磨的钢坯量就有几千万吨，但由于局部修磨自动化技术及设备还没有解决，基本上是采用人工局部修磨，钢坯表面修磨的作业环境非常恶劣，修磨工作的劳动强度大，严重影响工人的身心健康，而且这样修磨的质量和生产效率电都很低。这些已使钢坯表面局部修磨成为冶金工业的一项重要的技术难题。钢坯表面局部修磨基本属
20、于平面作业，钢坯修磨机床是一种大负载的机械，其运动中既要承受磨头的重量，又要承受较大的切向磨削力和法向磨削力。所以它即需要较大的作业面积，义婴有较一东北大学硕士论文第一章绪论高的刚性，而且为实现自动化修磨，还要有良好的柔性自动化的功能。为了寻求这一技术关键的解决途径，在“”项目的资助下，东北大学先进制造及自动化技术研究所结合我国钢铁企业的实际情况，开发研制了三杆并联平动钢坯修磨机器人，较好地解决了这一难题。该机器人应用了创新的型水平滑块式并联机构，它具有工作空间大、刚度高、具有平移自由度的优点，正好适合钢坯修磨面积大、负荷大的要求。这一成果已通过了“”验收和省级技术鉴定。本文就是针对该机器人利
21、用软件进行仿真研究，为其进步的优化设计提供有力的根据。课题研究的主要内容本课题研究的主要内容如下：（）论述了并联机器人在现代制造业的地位和作用及其发展概况，介绍了目前低于六自由度并联机器人的研究状况及机器入仿真技术的研究现状；（）分析型水平滑块式并联机器人的自由度和工作空间，利用软件对该机器人进行三维建模，得至了该机器人的三维实体模型；（）综合了有关型水平滑块式并联机器人运动学、静力学以及动力学的理论分析，得出了该机器人的理论研究现状；（）利用软件对型水平滑块式并联机器人进行了运动学正逆解的仿真研究。此项仿真使我们对该机器人在各种运动形式下的运动特性有了十分详细的了解，通过仿真分析可知该机器人
22、运动平稳；（）利用和软件对型水平滑块式并联机器人进行了静力学逆解仿真研究，通过仿真分析可知该机器人受力变化平缓：（）矛用软件对型水平滑块式并联机器人进行了动力学正逆解的仿真研究，并在改变各个影响因素的情况下，对其动力学特性进行了仿真分析，同时还对机构的动态应力变化进行了仿真研究；（）就理论分析和仿真分析的结果进行了对比，以检验两种分析方法所得结果的一致性；（）对全文进行了总结，并对进一步的研究工作提出了一些建议。东北大学硕士论文第章一型水平滑块式并联机器人机构及其实体建模第章型水平滑块式并联机器人机构及其实体建模本章简单介绍了一型水平滑块式并联机器人机构，分析了该机构的自由度和工作空间；利用对
23、该机构进行了三维实体建模；并对本论文要用到的仿真软件进行了简单的介绍。一型水平滑块式并联机器人机构机构简介图为型水平滑块式并联机构的示意图：、水平导轨、驱动滑块三根平行杆两根定长杆运动平台加工主轴幽型水滑块呔并联茸构示意图丁东北大学硕士论文第章一型水平滑块式并联机器人机构及其实体建模在本机构中，三个驱动滑块、，以沿固定于支架上的水平导轨、滑动，滑块、与机器人运动平台之间通过两根定长连杆及连杆两端的虎克铰相联，滑块则与运动平台之间通过三根平行连杆及连杆两端的虎克铰相联，这样就构成一个空间五杆平移机构。在活动平台下方则安放有加工主轴。其中，作为空间平移机构的空间五杆机构，由于三根平行连杆和虎克铰的
24、作用，能限制运动平台绕、轴的转动和一个移动自由度，并兼为三杆机构中的一个杆。而三杆机构中的另两连杆及连杆两端的虎克铰，限制活动平台绕轴的转动及其余两个移动自由度，从而使整个机构具有三个平移自由度。当改变驱动滑块、在水平导轨上的位置时，能带动运动平台在工作空间内作沿坐标系、三个方向的平移。即它具有三个平移自由度，从而使加工主轴实现三坐标联动可控运动。该机构的驱动杆为定长杆，其特点是便于驱动装置集中布置，刚性好；加工进给运动是三杆同步驱动完成的，编程简单。机构的自由度确定并联机构内各构件位置所需要的独立参变量数称为机构的自由度。在机床并联机构中用个或个以上的链（分支）连接其机架构件和运动平台，机构
25、具有个或个以上的自由度，并以并联方式驱动。并联机构的链由驱动器赋予确定独立运动的链称为主动链，被迫作确定运动的链称为从动链。其中，具有独立限制机构自由度作用的从动链称为约束链。一般地，并联机床主动链只由一个驱动器驱动并确定机构的一个自由度（单自由度主动链）。为保证机构的确定运动，并联机床的主动链数等于机构的自由度数（即运动平台自由度数）。如果某主动链具有单驱动器、却限制个机构自由度（），则该主动链同时具有了约束链的作用，相当于一个单自由度主动链和一个限制（）个自由度的约束链的组合。可称这种链为复合链。并联机床运动平台的自由度是由与其连接的支链确定的。通过分析，机床并联机构运动平台的自由度数为：
26、土一（一）一：（“一）（）符式中：，被重复约束的自由度数，机构中分支链数，“一第链的约束自由度数，第链重复约束的自由度数。一一东北尢学硕士论文第章型水平滑块式并联机器人机构及其实体建模表各支链自由度列表舶链：各支链的自由度数可由各支链的约束自由度列表观察确定。本课题中的”水平滑块式并联机构中有个链，它们各自约束的自由度和约束自由度数如表所示。则由表可知，、三个自由度没被任何链约束，机构具有个平移自由度，被多个链约束，是重复约束自由度，代入表数据可计算其机构自由度数为。这一结果与上一节对机构进行分析的结果相同。机构的工作空间工作空间是指并联机床正常工作时，末端执行器在空间活动的最大范围。工作空间
27、从几何方面描述并联机床的工作能力，是并联机床性能的重要指标和进行机构设计、运动规划的重要依据。经分析并考虑该机床的行程约束和虎克铰转角约束，可知其工作空间为图所示的船型空间【”，其长度由导轨长度决定，其截面和两端形状由导轨间距、杆长及虎克铰转角决定。幽并联机构丁作窄问示意剧由图可以看出该工作空问有如下特点：东北大学硕士论文第章型水平滑块式并联机器人机构及其实体建模（）浚空间上面为平面，两端边界由以滑块为圆心，杆长为半径形成的三个球面相交而成的曲面，空间的两侧面为该相交的曲面沿轴向运动的包络面。（）该并联机器人的运动平台只有位置变化，无姿态变化。因此相同结构参数下，该空间相对于有姿态变化的并联机
28、器人来说比较大，边界光滑，其有效空间比例大，适合于钢坯修磨等加工；（）该空间成船形，无空洞，无空腔，适合长方体作业空问；（）连接连杆和滑块、连杆和运动平台间的虎克铰转角的约束将直接影响该空间在轴方向和轴方向的大小，（）该滑块式并联机床工作空问大小直接决定于其行程大小，形状决定于其驱动杆长度值、导轨的间距、虎克角的最大转角。机构的三维实体建模简介，是建立在平台上的三维机械设计软件，是在总结和继承了大型软件的基础上，在环境下实现的第一个机械软件【。软件是面向产品级的机械设计工具，它全面采用非全约束的特征建模技术，为设计师提供了极强的设计灵活性，其设计过程的全相关性使得设计师可以在设计过程的任何阶段
29、修改设计，同时牵动相关部分的改变。完整的机械设计软件包括了设计师必各的设计工具：零件设计、装配设计、工程制图。首创的特征管理员的设计思想使得建模更加方便。创新开发的特征自动识别突破了以往不同系统建在转换模型时无法识别特征的问题。机构的实体建模型水平滑块式并联机器人机构主要由磨削执行器部分，运动平台部分，滑块及连杆部分和导轨支架部分等组成。这里的建模主要是对这几个部分的建模：（）磨削执行器部分是机器人的加工执行部分，主要由砂轮、砂轮罩、转动套、连接方轴和加工主轴等零部件组成；（）运动平台部分是机器人的运动部分，这部分主要包括运动平台、斜盘、轴以及虎克铰等零部件；（）滑块及连杆部分是机器人的运动传
30、递部分，这部分主要包括三滑块、铰架和法兰轴、三铰轴、连接方轴、三铰座以及虎克铰连杆等零部件；东北大学硕士论文第章型水平滑块式并联机器人机构及其实体建模（）导轨支架部分是整个机器人机构的支撑部分，这部分主要由左立柱、右立柱以及三条横梁（即导轨）等零部件组成；在下，分别对以上各部分进行实体建模，最后把各部分装配起来，即可得出该并联机构的总体装配图，如图。其中（）图为去除导轨支架部分后该并联机构的运动执行部分的建模示意图，（）图为该并联机构的实体建模效果图。（）幽机器人总装陶一东北大学硕士论文第章。型水平滑块式并联机器人机构及其实体建模型并联机器人的仿真软件本篇论文所采用的仿真软件为软件。系列软件前
31、身为系列软件，是由美国公司开发的基于微机平台的系列虚拟样机分析仿真系统，主要包括机构分析、拟实仿真和有限元分析等专业功能【。的功能表现在以下四个方面： 前处理功能可以直接调用，：、等软件的三维零件模型进行仿真；可以自动将三维软件中添加的静态装配约束条件转化为铰链进行仿真；可以设定各种单位制可以人工定义零件的质量特性、转动惯量、初始速度、零件材料特性（包括摩擦系数、密度、碰撞系数等）等特性：能方便地加载初速度、力、力矩、阻尼、弹簧等。佗）求解控制精度控制可以设定动画步长、配置误差、积分器和积分步长等控制选项，以便能精确地求解出机构的运动情况；采用即算即出的运算模式。无论模型是否正确，都可以试仿真
32、，会根据现有的约束情况进行仿真模拟，并输出结果。这样可以随时检测、修改、运行、再检测、再修改、再运行，如此循环，真正实现仿真试验的真实效果，交互性能非常好。（后处理输出可以在窗口中真实她将模型的实际运动情况显示成动画形式；可以直接将结构运动动画输出成视频文件（格式）：提供速度、加速度、轨迹、铰链约束力等多种结果实时输出，输出形式可以是图形、数值或输出到数据文件。（）开发工具提供了一套简单实用的公式描述语言，这种语言可使用户对其进行更深层次的应用。通过它，用户可以很方便地对输入、输出进行控制。本章小结本章首先简单介绍了型水平滑块式并联机器人机构，并计算了该机器人的自由度，对其工作空问也进行了分析
33、；还利用软件对该机器人机构进行了三维实体建模：最后对本篇论文所用的仿真软件进行了介绍。一东北大学硕士论文第章型水平滑块式并联机器人理论分析综合第章型水平滑块式并联机器人理论分析综合机构的运动学理论分析机器人运动学研究机器人机构的运动规律，而不考虑产生运动的力和力矩，运动学的研究包括两类：一类是在机器人机构的关节坐标值给定时，求解执行器的相应位姿，称之为正向运动学问题；另一类是执行器的位姿坐标给定，求解机器人机构各个关节的坐标值，称之为逆向运动学问题。机构的运动学方程决定刚体空间位姿的自由度参数有个，其中个决定其在空间的位置，个决定其在空间的姿态。对三自由度并联机床而言，其操作器的位姿参数仍为个
34、，输入个位置约束参数，另外个转动自由度则由机构约束来限制。本机构由一个运动平台、三根滑动导轨、三个滑块、三个驱动杆、以及一个空间平行机构组成。三个滑块带动三根驱动杆沿水平滑轨移动，其中。，三滑块的相对位置关系即决定了下平台的位置。在进行运动学计算时，可以把该机构进一图型水平滑块式并联机床运动学建模步简化为如图所示。由于平行约束的限制，下平台作平动，故可以把下平台视为一点，其结果相当于水平滑道之间的距离减小的距离。下平台为等边三角形，其边长为。另外三个驱动杆长分别为、：、。，三个滑块也视为三点、：、在滑轨上建立基坐标系。设下平台点的坐标值在基坐标系下为（，。，。），为方便起见，在实际结构中经常取三个驱动轩的秆长相等。当，。，、时，由儿何关系推导可列出以下方程“：东北大学硕士论文第章一型水平滑块式并联机器人理论分析综合（工）（
