专 业:机械工程
导 师:张俊 教授
毕业去向:三一重工股份有限公司
教育及工作背景:
2019年9月至2022年6月 福州大学 机械工程 工学硕士学位
2015年9月至2019年6月 安徽农业大学 机械设计制造及其自动化 工学学士学位
研究方向:
并/混联机构设计
参与科研项目:
1.福建省科学技术厅, 自然科学基金项目(杰青), 基于1T2R并联式摆角头的五轴混联数控加工单元设计理论与关键技术研究(2020J06010),2020-2023,参与
2.企业合作(厦门万久科技股份有限公司),横向合作项目, 高端并混联数控装备研发(00201806), 2018-2022,参与
发表论文:
1.朱超,孙载超,张俊.2UPS&UPR&UP型并联机器人精度综合[J].机械传动,2023,47(01):11-16.
硕士学位论文简介:
Z4型冗余驱动并联动力头的误差建模、分析与精度设计
冗余驱动并联动力头由于冗余支链的引入,具有更好的灵巧度、更高的刚度和负载能力,适合作为核心功能模块集成于五轴混联加工单元。精度设计作为一种提高并联动力头末端精度的方法,其可靠性已得到充分证明。有鉴于此,本文以Z4型冗余驱动并联动力头为研究对象,依次开展误差建模、误差分析和精度设计等研究,希冀提高其运动精度。主要研究内容包括:
(1)首先,对Z4型并联动力头开展运动学研究,通过对支链运动螺旋系求解互易积得到驱动/约束螺旋,进而采用闭环矢量法求解运动学逆解。其次,确定相邻关节连体坐标系的姿态变换关系,并对关节几何误差源进行溯源。在此基础上,基于旋量理论和一阶摄动理论,建立包含运动误差和几何误差源的支链误差模型。再次,通过将支链误差模型与驱动/约束螺旋点乘,消除转动误差的影响,并分离出零点误差和几何误差源。然后,将其整理为矩阵形式,构建包含冗余支链误差的机构整体误差模型。最后,通过算例仿真比较非理想运动学逆解和通过误差模型修正位姿后的理想运动学逆解,以验证所建立的误差模型的正确性。
(2)首先,建立位姿误差与几何误差源之间的标准差关系,据此通过仿真分析得到位姿误差标准差在工作空间内的分布特性。然后,基于误差映射矩阵,采用灵敏度系数法建立各几何误差源的局部灵敏度指标,并取工作全域内的平均值作为全局灵敏度指标。最后,基于灵敏度指标开展灵敏度分析,明确几何误差源对末端运动精度的影响。
(3)首先,根据 准则,建立以全局灵敏度指标为分配系数的精度综合模型,实现给定精度下的几何误差源分配,并表示为区间数形式。其次,基于小位移旋量理论(Small Displacement Torsor)建立零件公差的小位移旋量模型,并将零件公差表示为旋量形式。然后,根据关节的零件装配关系,结合误差传递矩阵和小位移旋量模型,建立关节装配误差模型。再次,基于公差成本函数构建关于制造成本的目标函数,结合几何误差源与关节装配误差之间的不等式关系,实现给定精度下的零件层面的公差设计,且满足制造成本最小要求。最后,采用蒙特卡洛仿真预估设计公差下机构末端运动精度,以验证公差分配结果的正确性。