六自由度并联运动平台运动分析及仿真
Motion Analysis and Simulation of a Six-Degree-of-Freedom Parallel Motion Platform
DOI: 10.12677/MOS.2024.132141, PDF,   
作者: 葛智溶:上海理工大学机械工程学院,上海;郭 语:金陵科技学院机电工程学院,江苏 南京
关键词: 并联运动平台空间自由度逆运动学算法有限元分析Parallel Kinematic Platform Spatial Degrees of Freedom Inverse Kinematics Algorithm Finite Ele-ment Analysis
摘要: 针对并联运动平台在空间的运动分析问题,提出并设计了一种电机驱动的六自由度并联运动平台,该运动平台由三个伸缩杆通过铰链连接而成,能够使得运动平台具备空间六个自由度的运动。利用SolidWorks软件建立了整体结构的三维模型,并用Kutzbach-Grubler公式验证了所提出的并联运动平台空间自由度数量的正确性。根据逆运动学算法,结合MATLAB软件对所设计的并联运动平台进行了位姿求解,验证了算法的正确性。最后通过ANSYS软件对模型进行了有限元分析,研究了在受力状态下的结构变形和振动特性,验证了六自由度并联运动平台在受力和振动方面的结构可行性。
Abstract: In response to the spatial motion analysis problem of parallel motion platforms, a six-degree-of- freedom parallel motion platform driven by motors is proposed and designed. The motion platform is composed of three telescopic rods connected by hinges, enabling the platform to have six degrees of freedom in space. A three-dimensional model of the overall structure was established using SolidWorks software, and the correctness of the proposed parallel motion platform’s spatial degrees of freedom was verified using the Kutzbach-Grubler formula. Based on the inverse kinematics algo-rithm, combined with MATLAB software, the designed parallel motion platform was subjected to pose solutions, verifying the correctness of the algorithm. Finally, finite element analysis of the model was conducted using ANSYS software to study the structural deformation and vibration characteristics under the force state, validating the feasibility of the six-degree-of- freedom parallel motion platform in terms of force and vibration.
文章引用:葛智溶, 郭语. 六自由度并联运动平台运动分析及仿真[J]. 建模与仿真, 2024, 13(2): 1494-1500. https://doi.org/10.12677/MOS.2024.132141

参考文献

[1] 唐悦. 电液Stewart六自由度平台动力学特性研究[D]: [硕士学位论文]. 秦皇岛: 燕山大学, 2023.
[2] Gu, Q., Tian, J., Yang, B., Liu, M., et al. (2023) A Novel Architecture of a Six Degrees of Freedom Parallel Platform. Electronics, 12, 1774. [Google Scholar] [CrossRef
[3] 潘光绪, 贾光政, 边颖聪, 等. 步进电机驱动六自由度并联运动平台设计[J]. 机电工程, 2017, 34(10): 1117-1121.
[4] 蔡博文, 韩成浩. 六自由度运动平台发展现状与改进措施[J]. 集成电路应用, 2022, 39(3): 96-97.
[5] 邱法维, 沙锋强, 黄兴宏, 等. 并联六自由度运动模拟平台的研制[J]. 液压与气动, 2011(6): 59-61.
[6] 李亦豪, 张志利, 李向阳, 等. 特种车辆模拟驾驶训练中六自由度平台控制研究[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(11): 2681-2690.
[7] 黄海涛, 刘统, 彭国朋. 六自由度并联平台的设计与应用[J]. 现代雷达, 2022, 44(7): 92-97.
[8] 张浩栋. 考虑运动副间隙影响的平面并联机构动力学研究[D]: [博士学位论文]. 广州: 华南理工大学, 2020.
[9] 罗国军. 基于约束法线的机构自由度计算方法[D]: [博士学位论文]. 太原: 太原科技大学,2023.
[10] 杨廷力. 机器人机构拓扑结构学[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004.
[11] 刘艳浩. 六自由度并联平台的动力学分析与结构参数优化[D]: [硕士学位论文]. 沈阳: 沈阳建筑大学, 2022.
[12] 宋盾兰. 一种混联六自由度精密运动平台的设计研究[D]: [硕士学位论文]. 长春: 吉林大学, 2013.
[13] Sharifnia, M. and Akbarzadeh, A. (2016) Dynamics and Vibration of a 3-PSP Parallel Robot with flexible Moving Platform. Journal of Vibration and Control, 22, 1095-1116. [Google Scholar] [CrossRef
[14] 魏元浩. 考虑非线性因素的新型并联机构振动特性研究[D]: [硕士学位论文]. 秦皇岛: 燕山大学, 2022.