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研究解耦并联3D打印机的缘由

更新时间: 2020-02-12 09:34:15  查看次数: 53    

研究的解耦并联3D打印机是3-CUR解耦并联机器人与3D打印技术相结合的产物。3-CUR并联机构作为3D打印机的执行机构,其运动性能的好坏直接影响其产品的打印效果。因此,对本体机构分析时,要对其运动学性能指标和定位精度提出较高的要求。对于3D打印机,其正解为给定机器的驱动函数,求解出打印头打印产品时的轨迹;反解即给定产品形状的轨迹函数,求解机器的驱动函数。并联机构的反解问题相对简单,但是正解问题一般归结为非线性方程组问题,求解异常困难。从目前的研究成果来看,关于位置分析的解法主要分为两大类:数值法和解析法。但是对机构分析时,应根据机构的结构特点选择合适的方法进行求解,不应局限于已有的固定求解方法,有些机构根据运动特点就可以快速地推导出简单形式的位置方程。


在保证运动性能的前提下,追求打印空间的最大化,以满足人们对不同产品尺寸系列的需要也是3D打印机本体机构设计的目标。鉴于打印空间的重要性,在保证3D打印机器人运动性能的前提下,对结构或尺寸进行优化是十分必要的。比如陈海真、邹忠月、宋宏鹏基于全域条件数,以灵巧度为目标,并采用遗传算法对结构参数进行了优化。Gosslin提出一种基于雅克比矩阵的运动精度评价指标,并利用该指标对机构进行了优化和设计。


因此,首先对3-CUR并联机构进行运动学分析,基于位置正解,建立3-CUR并联机构动平台的定位误差模型,为利用控制进行位置补偿提供理论依据;根据正解求得机构的雅克比矩阵,以雅克比矩阵为工具优化机构的灵巧度。然后绘制机构参数的性能图谱,为参数优化提供初始范围。最后寻找打印空间的数学优化模型,基于遗传算法以打印空间为优化目标求取机构参数的最优值。



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