平面2自由度并联机器人动力学优化设计与分析

"平面2自由度并联机器人的动力学设计 (2008年) - 刘善增 - 北京工业大学机电学院" 本文由刘善增在2008年发表于《机械科学与技术》杂志，主要探讨了平面二自由度（2-DOF）并联机器人的动力学设计及其优化策略。平面并联机器人因其结构紧凑、响应快速等特点，在多个领域如自动化生产、精密装配等有着广泛的应用。然而，由于其特有的并联结构，动力学分析和设计过程相对复杂，存在明显的耦合效应，这对机器人的性能有着显著影响。 文章首先深入研究了平面2-DOF并联机器人的动力学模型，分析了系统中出现耦合现象的原因。耦合通常会导致运动控制的困难，降低系统的动态特性和稳定性，同时也可能影响精度。基于这些分析，作者提出了五点机构设计的改进措施，旨在解决这些问题： 1. 优化关节布局：合理布局各个关节的位置，减少或消除动力学耦合，从而改善系统的可控性和稳定性。 2. 选择合适的驱动方式：选择能够有效抑制耦合效应的驱动器，如电动伺服电机，并通过精确的控制系统实现对驱动扭矩的精细控制。 3. 减小质量惯量：优化构件设计，减小运动部件的质量和惯量，以降低驱动力矩需求，提高响应速度和效率。 4. 动态平衡设计：通过平衡重或其他手段，抵消机器人在不同工作状态下的动态载荷，保持系统动态平衡，降低能耗。 5. 参数调优：对机构的参数进行精细化调整，包括连杆长度、关节间隙等，以最优方式减小耦合影响，提升动态性能。 论文通过两个具体的计算实例验证了这些措施的有效性。在应用这些措施后，2-DOF并联机器人的驱动力矩显著降低，能量消耗也得到显著减少，表明这些设计方法对于提升机器人的整体性能具有实际意义。 关键词：并联机器人、机构设计、动力学分析，反映了该研究的核心内容。中国分类号TH112，文献标识码A，表明这是一篇工程技术类的学术论文，对于相关领域的研究者和技术人员具有较高的参考价值。