摘要:并联机器人与串联机器人相比具有结构刚度大、承载能力强、运动精度高以及位置反解简单和力反馈控制方便等诸多优点。自1965年Stewart提出6自由度Stewart平台以来，以Stewart平台为代表的六自由度的并联机器人已得到了广泛的研究。已经研制出许多的衍生机构。

本文以采用Stewart衍生机构的并联机床为研究对象，对其先进行运动学反解，求出各杆长变化，继而求得电机转角，为建立线性控制结构奠定基础。

在运动学分析的基础之上，进行了动力学理论分析，建立了动力学模型，根据牛顿-欧拉方程方法建立了输入量为Stewart衍生机构的并联机床动平台位姿，机床的几何参数，又已知动平台所受外力和外力矩（即速度，加速度,角速度，角加速度），输出量为六根杆驱动力从而求出电机转矩的动力学方程。为建立动力学控制结构奠定基础。

运用adams对其进行动力学和运动学仿真，验证其运动学和动力学理论分析的真确性，并给出数控机床关键部件在典型加工状态下的运动和受力，力矩作用参数。

建立并联机构数控机床的常规线性控制结构，列出常规线性控制结构传递函数，为其控制系统的稳定性，快速性，准确性分析奠定基础，并进一步在动力学分析基础之上提出动力学控制结构。

最终设计并联叶片加工数控机床的控制软件，并成功对包括叶片在内的各种典型零件进行仿真加工。

关键词：Stewart衍生机构 数控机床 运动学动力学adams仿真 线性控制系统动力学控制系统软件

 

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论1

1.1 并联机床与传统机床的特性对比.1

1.2 并联机器人的应用2

1.3 并联机器人的研究现状.3

 1.3.1 并联机器人的机构学研究.4

 1.3.2 并联机器人的运动学研究.4

 1.3.3 并联机器人的工作空间研究.5

 1.3.4 并联机器人的动力学研究.5

 1.3.5 并联机器人的控制理论研究.6

1.4 并联机床的发展趋势.6

1.5 本文研究的意义7

1.6 本文的主要研究内容.7

1.7 本文的创新之处.7

第2章 Stewart衍生机构并联机床的运动学理论.9

2.1 Stewart衍生机构并联机床的机构模型.9

2.2 运动学反解10

第3章 Stewart衍生机构的动力学理论.13

3.1另一种运动学逆解.13

 3.1.1 支链坐标系的定义.13

 3.1.2 支链运动学反解.13

3.2 构件的速度及加速度分析15

3.3 动力学模型的建立19

第4章 基于adams的Stewart并联机构的运动学和动力学分析.29

4.1 adams软件简介.29

4.2 adams软件的基本模块.29

4.3 Stewart型并联机构的cad模型整体导入29

4.4 adams/view添加约束.31

4.5 仿真前可知的现有信息33

4.6 adams/view仿真控制.33

4.6.1 Stewart型平台的并联机构的运动学的动态仿真34

4.6.2 运动学仿真的意义.41

4.6.3 Stewart型平台的并联机构的动力学的动态仿真41

4.6.4 动力学仿真的意义.52

4.7 运用adams进行Stewart衍生机构并联机床运动学正解的一种新方法52

第5章 基于Stewart型平台的并联机构的控制系统.57

5.1 基于Stewart型平台的并联机构的线性运动控制.57

5.2 基于Stewart型平台的并联机构的动力学控制.61

第6章 Stewart衍生机构的控制软件设计63

6.1 设计构想.63

6.1.1程序总执行过程.63

6.1.2界面图形生成过程：OnDraw().65

6.1.3画动平台和连杆： changedtablegan()函数66

6.1.4数控程序导入过程图.67

6.1.5仿真运动模块执行过程.68

6.1.6. step()流程图69

6.2 使用说明70

6.2.1操作界面.70

6.2.2程序调入、编译、导出、执行操作71

第七章 总结与展望73

7.1 总结73

7.2 不足之处及未来展望.73

鸣谢.75

参考文献77