Delta平面并聯機器人運動仿真分析

張 源

（棗莊職業學院，棗莊 277800）

1 并聯機器人主要零部件的三維建模

利用Creo對并聯機器人的主要零部件進行參數化建模。在數據庫中保存設計過程中所使用的尺寸（參數），設計者通過更改三維零件的參數來改變二維工程圖、三維組合及模具等幾何形狀，以達到設計修改工作的一致性[1-2]。對RRR并聯機器人的主動桿、從動桿、動平臺及靜平臺等建模，結果如圖1所示。

圖1 RRR并聯機器人主要機構

2 機構虛擬裝配及干涉檢驗

Creo中的Assembly模塊是專門用來裝配零件的[3]。在建立完成零件模型后，利用裝配約束將零件固定在組合件里[4]。應用Creo中的裝配功能對3RRR平面并聯機器人的各個部件進行裝配，總裝配圖如圖2所示。

模型裝配完畢后，要對其進行干涉檢查。發生干涉的零部件要重新進行裝配，以確保其裝配關系的正確性，直到整個模型不存在干涉為止，從而為下一步進行運動學和動力學仿真做準備[5]。

圖2 并聯機器人三維結構裝配圖

對并聯機器人采用靜態干涉檢查。檢查機構在保證工作空間的情況下，運動過程中會產生干涉。在確保沒有干涉的前提下，進入Creo的Pro/MECHANISM模塊后，對并聯機器人裝配體進行機構連接檢查。檢查結果為無干涉情況后，即可對并聯機器人進行運動學和動力學仿真。

3 機構運動仿真分析

在Creo的MECHANISM模塊下進行運動學分析。在運動學研究中，忽略作用于系統上的力，通過添加運動副使機構隨伺服電動機一起移動。在觀察運動中，測量其主體位置、速度和加速度的改變。圖3為機構運動學仿真流程圖。

給定初始參數：主動桿桿長為600 mm，從動桿桿長為500 mm，動平臺邊長為80 mm，靜平臺邊長為900 mm。設定動平臺的初始位置（-100，0）及姿態，姿態角為0°，做勻速運動，速度為40 mm·s-1，得到動平臺勻速運動時主動桿角度θ、角速度ω和角加速度α變化曲線，如圖4所示。

改變主動桿桿長，使主動桿與從動桿桿長相等，均為500 mm，其余條件不變，再次仿真得到主動桿角位移、角速度和角加速度變化曲線，結果如圖5所示。

圖3 機構運動學仿真流程圖

圖4 主動桿角位移、角速度和角加速度變化曲線

圖5 修改參數后主動桿角位移、角速度和角加速度變化曲線

4 結語

對并聯機器人主要零部件三維建模，在Assembly模塊中虛擬裝配并干涉檢驗。在MECHANISM模塊下進行運動學分析，得到在動平臺勻速運動時3個主動桿的角位移、角速度和角加速度，并在此基礎上研究了尺寸參數對機器人運動學性能的影響。