支链嵌套并联机器人动平台连续回转的实现机理和设计理论研究

针对工业应用对机器人高速高精度操作的迫切要求，本项目将对一种能够实现动平台连续回转的支链嵌套并联机器人的机构设计理论和高速高精度操作的关键技术进行研究。包括支链嵌套并联机器人动平台连续回转的实现机理；运动学分析及基于运动学性能的几何参数优化；动力学建模及基于系统动态响应特性的结构参数优化；精度分析及其与几何误差、系统动态响应性能的关系；基于点位控制的轨迹规划；基于运动学、动力学、精度和轨迹规划等性能和评价指标的几何参数、结构参数、运动轨迹的全域优化；样机和控制系统的试制、调试及标定。.本项目研究的支链嵌套并联机器人，改善一般并联机器人工作空间相对较小的固有缺陷，提高动平台的回转能力，降低设备安装空间，对扩大并联机器人的应用领域具有现实意义；研究高速高精度操作机器人全域优化设计方法，对开发具有我国自主知识产权的高速高精度机器人具有重要应用价值。

随着工业技术快速发展，高速、高精度操作成为现代工业机器人的主题和发展趋势。串联机器人工作空间大，但运动部件重，机器人末端操作手的操作刚度和动态特性相对较差，难易实现高速操作，并联机器人运动部件轻，动态特性好，可实现高速操作，但工作空间小，末端操作手回转能力相对不足。. 本项目提出了几类并联机器人机构，其动平台可实现连续回转，工作空间得到扩大。基于螺旋理论，研究了支链嵌套动平台可实现连续回转的并联机构的支链划分，支链嵌套并联机构动平台可实现连续回转的机理；对类SCARA三自由度支链嵌套并联机器人进行运动学分析和基于运动学性能的几何参数优化，以及动力学建模及基于系统动态响应特性的结构参数优化；完成了该机器人的静态误差建模与分析，考虑机器臂柔性和振动的动态误差建模与分析；基于点位控制的轨迹规划，提出了一种改进的多项式插值轨迹规划方法，它可以在满足运动学约束的前提下实现时间和冲击的综合最优；基于运动学、动力学、精度等性能的评价指标，完成了的几何参数、结构参数的全域优化；最后完成样机和控制系统的试制、调试。. 研究表明，所提出的支链嵌套动平台可连续回转并联机器人有效提高了回转工作空间，通过对运动学、动力学等性能分析，以及类SCARA三自由度支链嵌套并联机器人试验样机的研制，发现这类机器人可获得较好的性能，实现了高速高精度的操作，进一步说明本项目针对这类支链嵌套并联机器人的设计理论研究是有效的。.本项目对丰富并联机器人设计理论具有重要的理论意义；对改善一般并联机器人工作空间相对较小的固有缺陷，扩大并联机器人的应用领域具有现实意义。总之，本项目对开发具有我国自主知识产权的高速高精度并联机器人具有重要意义和应用价值。