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应用于3D打印设备执行机构的相关介绍

更新时间: 2020-02-10 15:54:03  查看次数: 655    

目前,机构学研究领域主要的研究对象为串联机构、并联机构。并联机构又分为解耦并联机构和耦合并联机构。目前应用于3D打印设备执行机构的有串联机构和并联机构中的delta机构。


串联机器人是机构中研究和应用最早的机构,总体来看它是由一系列连杆通过关节串联起来的开链结构。1961年美国Unimation公司制造出第一台实用的工业机器人,这使得串联机器人得到很快的应用,到如今已经被广泛的应用于工业生产上。其中重点应用于一些高危和重复工作率较高的行业。


然而,在串联机器人发展方兴未艾时,澳大利亚著名机构学教授Hunt于1978年提出将六自由度并联机构Stewart平台作为机器人机构,到80年代末90年代初,并联机器人开始被广泛关注。并联机构是由动平台和静平台经多条支链连接组成的闭环系统,具有高强度、高承载能力、高精度、结构紧凑、动态性能好等众多优点。今日并联机构已经广泛用于新型机床研制、航天器交会对接、体感模拟娱乐机、医疗仪器以及飞行模拟等众多领域。


作为并联机构的重要分支,解耦并联机构又有自己独特的优势,解耦性大大降低了并联机构在构型设计、分析计算、控制及装配等方面的困难。从2001年开始,解耦并联机构开始被研究,到如今已经成为机构学界研究的热点。2002年,Kong和Gosselin对3-CRR解耦并联机构进行了运动学和奇异性分析;同年,Kim和Tsai以医学机器人为应用背景对3-PCR解耦并联机构进行了分析。2004年,Carricato和Parenti-Castelli提出一种完全解耦的两自由度并联机构,经过分析可以将其应用到天线、望远镜等领域;同年,Gogu基于线性变换理论获得了大量三移动解耦并联机构。2005年。Carricato基于并联机构约束和奇异位形开展移动解耦并联机构的型综合;同年,李为民和高峰等通过对R-CUBE解耦并联机构的结构、运动学、奇异性分析指出其具有广泛的应用。2006年,李为民通过将一个两自由度解耦机构中的平面副以闭环4R结构替换得到了具有一对一输入输出映射关系的新型球面解耦并联机构。2009年,Briot等以抓取和摆放为应用背景对一种三自由度解耦并联机构进行了分析。


2014年,曾达幸等提出一种两移一转解耦并联机构,基于中医推拿功能对其进行了分析。2015年,曾达幸等又提出一种两转一移解耦并联机构,并基于中医踝关节康复功能对其进行了分析与尺寸优化。


通过对机构学现状的了解可知,解耦并联机构相对于串联机构和耦合并联机构有着独特的优势,而且已经有解耦并联机构的应用实例分析,所以将解耦机构应用于3D打印机本体机构是解决目前3D打印机本体机构所存在问题的一个研究方向。



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