六自由度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
1. 課題的目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析或設(shè)計(jì)方案比較、選型分析等）
本課題來(lái)自于某企業(yè)的某一大型系統(tǒng)的配套設(shè)計(jì)子課題。該企業(yè)研制出一種大型的裝置，需要設(shè)計(jì)一種自動(dòng)化裝校裝運(yùn)系統(tǒng)，把已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢的裝置或模塊進(jìn)行精確裝校。
本課題所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要滿足其中一部分模塊的安裝，安裝過(guò)程中需要六自由度的完全安裝，所以本課題選擇六自由度平臺(tái)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)安裝功能。
六自由度轉(zhuǎn)臺(tái)是具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和國(guó)防戰(zhàn)略意義的高精尖實(shí)驗(yàn)設(shè)備。目前我國(guó)的六自由度轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)水平和制造水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距還是相當(dāng)大，對(duì)六自由度轉(zhuǎn)臺(tái)控制理論、控制系統(tǒng)與技術(shù)研究的這些領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵課題所做的工作還很粗淺。因此對(duì)六自由度的關(guān)鍵組成部分進(jìn)行深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，盡快研制出性能優(yōu)良的六自由度轉(zhuǎn)臺(tái)，提高我國(guó)的仿真技術(shù)水平，具有重大的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[11]。
1.1 六自由度機(jī)構(gòu)國(guó)外研究動(dòng)態(tài)
六自由度機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)可以回溯至20世紀(jì)60年代，Gough在1962年發(fā)明了一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度輪胎檢測(cè)裝置，如圖1-1所示；三年后，Stewart首次對(duì)Gough發(fā)明的這種機(jī)構(gòu)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)學(xué)意義上的研究[3]，并將其推廣應(yīng)用為飛行模擬器的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生裝置，如圖1-2所示，這種機(jī)構(gòu)也是目前應(yīng)用最廣的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，被稱為Gough-Stewart機(jī)構(gòu)或Stewart機(jī)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上看，Stewart機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)通過(guò)六個(gè)相同的獨(dú)立分支與定平臺(tái)相聯(lián)接，每個(gè)分支中含有一個(gè)聯(lián)接動(dòng)平臺(tái)的球鉸、一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)連接定平臺(tái)的球鉸，為避免繞兩個(gè)球鉸中心連線的自傳運(yùn)動(dòng)，通常也用一個(gè)萬(wàn)向鉸來(lái)代替其中一個(gè)球鉸[7]。
隨著六自由度機(jī)構(gòu)的研究逐漸進(jìn)入熱潮，人們希望把這項(xiàng)技術(shù)用于機(jī)器人當(dāng)中。由于串聯(lián)機(jī)器人具有較大的工作空間、靈活的操作性能等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是它同樣也具有承載能力差、位置精度低和動(dòng)力學(xué)性能差等缺點(diǎn)。當(dāng)在實(shí)際應(yīng)用中需要機(jī)器人有高的承載能力、良好的動(dòng)力學(xué)性能以及高精度等要求，而有限的工作空間可以接受時(shí)，人們迫切需要有另外一種結(jié)構(gòu)形式的機(jī)器人可供選擇。在現(xiàn)實(shí)生活中，當(dāng)人們要移動(dòng)一個(gè)很重的箱子時(shí)，習(xí)慣用兩個(gè)手臂同時(shí)工作，這種幾個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈并