TriVariant与Tricept混联机械手的有限元分析与性能比较

"可重构混联机械手模块TriVariant与Tricept的有限元建模与性能预估，王友渔，赵兴玉等的研究" 本文是关于可重构混联机械手模块的有限元建模与性能预估的研究，主要探讨了两个特定的5自由度混联机械手模块——TriVariant和Tricept。作者通过使用ANSYS参数化设计语言（APDL）建立了这两种机械手的有限元模型，以实现精确的铰链建模和快速的机构位形变化时的模型重构。 1. TriVariant与Tricept机械手模块： TriVariant是基于Tricept机械手设计的一种变异形式，它通过改变Tricept的一个被动支链为主动支链，从而提供了一种新的可重构选项。Tricept机械手由三条独立的支链组成，每条支链包含两个自由度，加上底座与工作平台间的旋转自由度，总共形成5个自由度。这种设计使得Tricept在航空航天和汽车工业中被广泛采用，因为它提供了大工作空间和高灵活性。 2. 有限元建模与铰链建模： 研究的重点在于如何精确地构建铰链的有限元模型，这是混联机械手建模的关键部分，因为铰链的质量、位置和刚度直接影响到整个系统的运动特性和精度。通过APDL，研究人员能够有效地模拟铰链的复杂力学行为，这对于理解机械手的动力学特性至关重要。 3. 快速重构技术： 当机构处于不同的工作位形时，有限元模型需要快速调整以反映这些变化。作者研究了这一过程，目的是提高分析效率，缩短设计周期，这对于实时性能评估和优化设计流程具有重要意义。 4. 静态与动态性能分析： 在相同的尺度、弹性和惯性参数下，对比了TriVariant和Tricept的静态和动态特性。静态特性包括结构刚度和负载分布，而动态特性涉及振动特性、瞬态响应和稳定性。研究发现，尽管两者设计有所不同，但它们在性能上表现出极大的相似性。 5. 可重构性与模块化设计： 可重构性是通过模块化设计来实现的，即将基本的PKM单元设计成多自由度模块，可以灵活组合以满足不同应用需求。这种设计方法强调了PKM的多功能性和适应性，对于提升制造装备的灵活性和利用率具有重大价值。 该研究为混联机械手的建模、性能评估和设计优化提供了有力工具，对于推动可重构并联机械手模块在工业领域的应用具有积极的意义。此外，这项工作的成果也为未来在 PKM 设计中实现更高程度的定制化和性能提升奠定了基础。