高速並聯機器人構型設計及運動和力作用特性研究

孟齊誌,博士，中共黨員，畢業於清華大學機械工程系，師從劉辛軍教授，研究方向為高性能高速並聯機器人創新設計理論和性能評價方法。曾獲中國機械工業科學技術獎一等獎、好設計銀獎、全國機器人專利創新創業大賽特等獎、北京市優秀畢業生、清華大學優秀博士畢業生、清華大學優秀博士學位論文、清華大學研究生社會實踐一等獎、清華大學實驗技術成果一等獎、摩擦學國家重點實驗室“優秀學術報告”一等獎等科技獎勵和榮譽。入選清華大學“水木學者”計劃，主持國家自然科學基金青年基金項目、中國博士後科學基金特別資助項目和面上資助項目，2021年1月至2023年1月在清華大學機械系現代機構學與機器人化裝備實驗室從事博士後研究工作。

目錄

 

第1章緒論

1.1課題研究背景

1.2相關領域研究狀況綜述

1.2.1並聯機器人設計理論

1.2.2高速並聯機器人構型設計

1.2.3高速並聯機器人性能評價

1.3本書的研究目的及主要研究內容

1.3.1研究目的

1.3.2主要研究內容

 

第2章高速並聯機器人原理構型設計

2.1本章引論

2.2基於耦合策略的線幾何圖譜化高速並聯機器人構型綜合

2.2.1理論基礎與線幾何圖譜化構型綜合方法

2.2.2基於平臺間耦合策略的雙動平臺型高速並聯機器人構型綜合

2.2.3基於支鏈間耦合策略的閉環支鏈型高速並聯機器人構型綜合

2.2.4無耦合與雙耦合策略下的高速並聯機器人構型綜合

2.3高速並聯機器人需求分析和方案設計

2.3.1高速並聯機器人需求分析

2.3.2高速並聯機器人方案設計

2.4本章小結

 

第3章雙動平臺型高速並聯機器人運動和力傳遞特性研究

3.1本章引論

3.2數理基礎——旋量框架下的運動和力傳遞與約束特性指標體系

3.2.1旋量基本概念

3.2.2旋量運算及其性質

3.2.3並聯機構運動和力的耦合機理與作用機制

3.2.4並聯機器人的運動和力傳遞與約束特性評價指標

3.3雙動平臺型高速並聯機器人的運動和力傳遞特性評價方法

3.3.1雙動平臺型並聯機器人的運動發生機理

3.3.2輸入傳遞特性和指標定義

3.3.3輸出傳遞特性和指標定義

3.3.4中間傳遞特性和指標定義

3.3.5局域傳遞特性和指標定義

3.4雙動平臺型高速並聯機器人的運動和力傳遞特性分析與評價

3.4.1Heli4高速並聯機器人

3.4.2Par4高速並聯機器人

3.4.3性能比較

3.5本章小結

 

第4章閉環支鏈型高速並聯機器人運動和力交互特性研究

4.1本章引論

4.2閉環支鏈型並聯機器人的運動和力交互特性評價方法

4.2.1問題提出

4.2.2遠端交互特性研究策略與指標定義

4.2.3近端交互特性的研究策略與指標定義

4.2.4運動和力交互特性指標體系與評價方法

4.2.5算例分析

4.3冗余驅動和過約束閉環支鏈型並聯機器人運動和力交互特性評價方法

4.3.1已有研究方法概述

4.3.2研究策略與運動和力交互特性評價方法

4.3.3算例分析

4.4閉環支鏈型高速並聯機器人運動和力交互特性分析與評價

4.4.1Delta高速並聯機器人

4.4.2冗余驅動和過約束Delta高速並聯機器人

4.4.3性能比較

4.5本章小結

 

第5章高速並聯機器人的樣機研發與應用實驗

5.1本章引論

5.2高速高加速並聯機器人TH-SR4

5.2.1逆運動學

5.2.2尺度優化

5.2.3樣機研發

5.2.4性能實驗

5.2.5推廣應用

5.3高速高精度並聯機器人TH-HR4

5.3.1逆運動學

5.3.2尺度優化

5.3.3樣機研發

5.3.4性能實驗

5.3.5推廣應用

5.4高速高負載並聯機器人TH-UR2

5.4.1逆運動學

5.4.2構型優選

5.4.3樣機研發

5.4.4性能實驗

5.4.5推廣應用

5.5本章小結

 

第6章總結與展望

6.1本書主要研究內容總結

6.2本書主要創新點

6.3研究展望

 

參考文獻

 

附錄並聯機器人遠端和近端力旋量辨識結果

 

在學期間完成的相關學術成果

 

致謝