多环耦合机构末端件自由度计算的等效法.pdfVIP

第 50 卷第 23 期 机 械 工 程 学 报 Vol.50 No.23 2014 年 12 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Dec. 2 0 1 4 DOI ：10.3901/JME.2014.23.013 多环耦合机构末端件自由度计算的等效法* 1 1 1 1 2 刘婧芳 黄晓欧 余跃庆 丁华锋 黄 真 (1. 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 北京 100124 ； 2. 燕山大学机器人研究中心 秦皇岛 066004) 摘要：针对新型耦合机器人与常见并联机器人机构结构的迥异性，提出一种适应多环耦合机构末端件约束分析和自由度计算 的新方法，此方法的主要思路是将多环耦合机构转化为并联机构。提出机构拆分原则，将连接输入和输出的部分拆分为多个 独立单元体。应用螺旋理论逐一分析拆分出的单元体中各个耦合节点构件相对于机架的独立运动，将含耦合结构的独立单元 体等效为一个串联分支，整个机构就等效为一个并联机构。分析等效并联机构各分支的运动螺旋系和约束螺旋系，采用二次 反螺旋求得机构末端件的自由度。应用提出的等效替代法计算一个耦合机构的自由度，计算结果与原型一致，表明提出的新 方法能够有效化简耦合机构的复杂性并正确求得自由度。 关键词：并联机器人；多环耦合机构；螺旋理论；自由度 中图分类号：TH112 Equivalent Method of Output Mobility Calculation for a Novel Multi-loop Coupled Mechanism LIU Jingfang1 HUANG Xiaoou1 YU Yueqing1 DING Huafeng1 HUANG Zhen2 (1. College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology, Beijing University of Technology, Beijing 100124; 2. Robotics Research Center, Yanshan University, Qinhuangdao 066004) Abstract ：In view of the different structures between novel multi-loop coupled mechanisms and common parallel mechanisms, a novel method is proposed for output constraint and mobility analysis of multi-loop coupled mechanisms. Converting a coupled mechanism into a common parallel mechanism is the main idea. A rule is given to split the connection between input and output into several independent elements. Relative motions of the coupled-nod link in every element are analyzed based on screw theory, and the element including coupled structure is ultimately equivalent to a serial chain. Thus the whole coupled m