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六自由度并联平台运动规律及控制方法研究的开题报告

一、研究背景

随着制造业和科学研究的不断发展，机器人产业逐渐成为一个备受关注的领域。在机器人相关应用中，并联机器人平台具有其独特的优势，很多工业领域和科学实验中都得到广泛使用。并联机器人平台的运动学和动力学特性与单臂机器人和移动机器人有很大的不同，是其广泛应用的基础。

六自由度并联平台作为一种常用的并联机器人平台，由于具有运动范围大、精度高、机构简单等优点，在很多领域都得到了广泛的应用，如精密加工、航天制造、仿真平台等方面。同时，六自由度并联平台的运动规律及控制方法研究也是目前机器人领域中的热门话题。

二、研究目的

本论文旨在针对六自由度并联平台的运动规律及控制方法开展研究，具体包括以下几个方面：

1.分析六自由度并联平台的运动学特性，建立其运动学模型和动力学模型。

2.探究六自由度并联平台的运动规律，包括平动和旋转运动规律，研究其自由度变化及运动学约束方程的推导。

3.研究六自由度并联平台的控制方法，包括控制策略设计、控制器设计、运动轨迹规划等方面的研究。

4.通过理论研究和仿真实验来验证所提出的运动规律和控制方法的有效性和可行性。

三、研究内容及步骤

1.六自由度并联平台运动特性分析

（1）分析六自由度并联平台的结构和运动学特性，建立其运动学模型。

（2）探究六自由度并联平台的动力学特性，建立其动力学模型。

2.六自由度并联平台运动规律分析

（1）分析六自由度并联平台的平动和旋转运动规律，研究其自由度变化及运动学约束方程的推导。

（2）分析六自由度并联平台运动过程中的姿态变化及其在运动控制中的应用。

3.六自由度并联平台控制方法研究

（1）设计控制策略，包括运动规律控制和运动轨迹规划等方面的设计。

（2）针对控制策略设计相应的控制器，进行控制器设计研究。

（3）在Matlab/Simulink平台上建立仿真模型，进行仿真实验，验证所提出的控制策略和控制器的有效性和可行性。

四、预期研究结果

通过本论文的研究，预计得到以下几个方面的研究成果：

1.建立六自由度并联平台的运动学模型和动力学模型，揭示其运动特性。

2.分析六自由度并联平台的运动规律，包括平动和旋转运动规律，并推导其自由度变化及运动学约束方程。

3.设计针对六自由度并联平台的控制策略，研究控制器的设计方法。

4.通过仿真实验验证所提出的控制策略和控制器的有效性和可行性。

五、研究难点及解决方法

1.六自由度并联平台的建模方法和约束方程的推导。

解决方法：结合李群和李代数理论，建立六自由度并联平台的运动学模型和动力学模型，并推导其自由度变化和运动学约束方程。可采用MATLAB进行数值计算。

2.六自由度平台的控制器设计方法。

解决方法：设计控制策略，包括运动规律控制和运动轨迹规划等方面的设计。针对控制策略设计相应的控制器，并进行控制器设计研究。可采用MATLAB/Simulink进行模型仿真，分析控制效果并进行优化。

六、研究方案及时间安排

时间节点|研究阶段及任务

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5月|完成开题答辩，确定研究方案和论文框架

6月-7月|进行六自由度并联平台运动学和动力学建模

8月-9月|完成六自由度并联平台运动规律分析及约束方程的推导

10月-11月|设计六自由度并联平台的控制策略与控制器

12月|进行仿真实验并撰写毕业论文

七、参考文献

1.黄思华等.并联机器人[M].北京:机械工业出版社,2015.

2.Yang,S.X.,Meng,M.Q.H..Modelingandsimulationofa6-DOFparallelrobotmechanism[J].Mechanismandmachinetheory,2003,38(5):487-503.

3.Gogu,G.,Marquet,F.,Richard,P.L.,Gosselin,C.M..Dimensionalsynthesisofparallelmechanismsforworkspaceandperformance[J].MechanicalSciences,2011,2(2):213-225.

4.刘益臻等.基于并联机构的运动控制分析和仿真[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2009.

5.Guo,S.X.,Zhu,S.Y..Kinematicsanalysisof6-DOFparallelmanipulatorsbasedongenera