3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展開啟了工業(yè)“智造”的新時代，應(yīng)用前景廣泛，成為近幾年先進(jìn)制造業(yè)的研究熱點(diǎn)。目前市場上大部分基于熔融沉積技術(shù)的3D打印機(jī)一次只能打印出一個產(chǎn)品，而且主要采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)，以單向分層的打印模式成型產(chǎn)品。在實(shí)際應(yīng)用中這類打印機(jī)存在打印精度低、穩(wěn)定性差和效率低等缺點(diǎn)，當(dāng)以單向分層打印的方式進(jìn)行復(fù)雜斜面曲面的成型或二次修復(fù)加工時，易造成產(chǎn)品表面質(zhì)量差、力學(xué)性能降低以及干涉等問題。在此背景下，本文的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種基于熔融沉積技術(shù)的雙輸出多向3D打印并聯(lián)機(jī)器人，使其可以實(shí)現(xiàn)多輸出和多向分層打印，節(jié)約成本，提高3D打印的精度與效率。

為設(shè)計(jì)一種能滿足雙輸出和多向3D打印需求的并聯(lián)機(jī)器人，首先基于李群理論提出一種綜合含有鉸接動平臺的并聯(lián)構(gòu)型的新方法，這種方法可有效的增大并聯(lián)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動工作空間，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一類3T2R型的五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。從中選取一種3T2R型并聯(lián)機(jī)構(gòu)為主體，采用同支鏈共驅(qū)動的雙輸出方式，即一套驅(qū)動系統(tǒng)同時控制兩個相同的輸出機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)得到雙輸出多向3D打印并聯(lián)機(jī)器人。

然后利用螺旋理論計(jì)算了3D打印并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目；基于封閉矢量法對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了位置反解求解和速度分析；利用位置反解分析了機(jī)構(gòu)的定姿態(tài)和定位置工作空間；基于速度分析得到的速度雅克比矩陣，分析了機(jī)構(gòu)的正逆運(yùn)動奇異以及靈巧性，計(jì)算了機(jī)構(gòu)在工作空間內(nèi)不同位置處的靜剛度值。接著以定姿態(tài)工作空間和定位置工作空間為優(yōu)化目標(biāo)，基于各結(jié)構(gòu)參數(shù)對優(yōu)化目標(biāo)的影響建立了優(yōu)化約束條件，利用遺傳算法優(yōu)化計(jì)算得到了最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸。最后利用優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立了機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)，在ADAMS軟件中對其進(jìn)行了自由度運(yùn)動仿真與驗(yàn)證，基于雙輸出多向3D打印任務(wù)，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了平面打印和斜面打印的軌跡規(guī)劃以及仿真分析。

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