新型并联联动机床.doc

开发一种新型并联运动机床
制造工程部门
布达佩斯,科技大学
布达佩斯,匈牙利H-1521
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1999年6月5日收到:
文摘
计算机技术已发展成为可能的一种新机器的应用工具建设、并联。六足机器人可以用在好几个领域的制造和机器人技术。在涂布达佩斯,部门,我们制造工程开发了一种新三腿并联运动学机床,详细描述了系统的数学模型运动学,完成了设计必要的进行生产。摘要综述了有关我们的并联和发展活动。
关键词:六足机甲,平行、三脚架、机加工、机器人。
1.介绍
无论是传统的机床使用正交或旋转动作。他们往往在合并分立一系列阶段，每个提供了自由度。六足不同之处在于一切自由六度是由一个平行启用安排可变长度支柱。对于任何给定的支撑长度有一集单完全约束机制的立场。腿使控制该平台可以同时定位和导向。
2.六足步行机
工业机器人，最重要的属性是高速，快速，加速度和一个大型的办公区与机床。鉴于传统机床有较大的承载能力和刚度，但速度和工作面积较小。并联结合这些成功属性。运动学很简单，它包括三个部分
•撑杆(腿),密封圈,它能改变他们的长作为一般ballscrews这些支柱上。
•一个固定的和一个移动式平台

图1.六足机甲的基础原理加工中心
•固定平台作为刚性架，不偏转加载方式，和这个平台包含激励机制。在ballscrews关节的
动平台和这个平台给地方到主轴、爪或者其他单位(雷射或射流)。
•接头，连接腿和转移负荷和能量
平行运动的优点是减少了移动质量和较高的刚度。
弯矩不会生效或者它们的最小化，因此，小直径支撑可以用来做硬结构。根据压缩支柱有一种倾向性，通常它设置了负载限制。
缺点是相对较小的旋转移动平台系列。因此，一个额外的两个旋转自由度旋转头装置被应用。这使运动学冗余和控制系统复杂。由于六足的运动，甚至一个简单的直线运动，同时要求6轴控制。必要的计算，只能进行的高性能CNC控制器。
典型的应用是快速金属成型和HSC，多轴铣，磨，钻在复合角。
大规模的六足的能力可以让大型机器开工建造。
因为它具有极高的速度和快速加速六脚的可作为工业机器人,用来承载负荷较重,或者他们可广泛应用于水刀或激光切割。
新型并联机床

图2.典型的六足机甲机床
3.三角机器人
如果只有三腿和一个有2个或3个自由度旋转头被使用，运动学和控制单元变得更简单。随着三支柱只有3度自由得到实现。使用一个额外的旋转头装置的5轴运动可以完成。
这些运动的缺点如下：
•弱扭转刚度•Struts的必须以此作为弯矩扭转载荷。•减负荷可允许的，因为在弯曲的时刻。
4.建设三脚架机器人
在布达佩斯之恩制造工程学系我开发一个新的三腿并联机床。
为了测试的他的运动我设计了相似的运动学模型作为最后的设备限制，我也做了电脑基于仿真的机器人。根据该模型和仿真运动学机制是明确的，并且是可以实现的。
三叉式机器人由3个主要部分组成：固定平台包含对滚珠丝杠轴承，驱动器和2自由万向接头轴。我们用滚珠丝杠和伺服驱动器SINCROLFEX驱动..
该平台包括一个移动和一个2自由度关节轴。其中一个腿是固定的，第二个和第三个连接到一个自由的万向轴关节。

图3.造血干细胞的应用为六足机器人
5.三脚架机器人数学模型
对于输入的数据是X，Y，Z，A，B其中
•X，Y，Z是共同的编程坐标点。A，B是旋转头的额外单位的旋转角度。
•该固定平台的长度：Lo.
•在struts的长度：L1,L2,L3.

图4.NEOS公司的三腿机器人
•旋转头的额外单位的旋转角度是：

当且
假设他的旋转头装置是：

其中L是旋转头长
从公式(1)(2)(3)你可以得出公式(4),(5),(6)

图5.示意图运动学模型的三脚架

•从方程（4），（5），（6）您可以得到了struts的长度：

当

我们解决了一个LabVIEW程序的逆运动学。该程序计算在struts的长度。输入数据的X，Y，Z轴的坐标编程点移动平台。输出数据是struts长度，腿的必要的延伸和轴向速度的滚珠丝杠。

图6.在LabVIEW程序
图7显示了3腿机器人的计算机仿真。我们用模拟的SolidEdge的CAD程序使用从LabVIEW的数据。该机制的运动学和计算机模拟设计的完成，实现了机器的工作正在进行中。预装滚珠丝杠应用如支柱，这是在我们由SKF支配。另一项任务是比较与计算机模拟.我们估计的精度已实现机正计划申请这项新的快速原型和5D建设机器人加工操作。

图7.在SolidEdge中的模型示意图

参考文献
[1]HEBSACKER，米：（1997年8月）EffektiverFräsen麻省理工sechsBeinen，施韦策PräzisionsFertigungstechnik