空间三正交平行四边形滚动机构.pdfVIP

学兔兔 第 51卷第 17期 机 械 工 程 学 报 V0l1．51 NO．17 2015年 9 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Sep． 20 15 DoI：10．3901／JM E．2015．17．015 空间三正交平行四边形滚动机构水 荀致远 关永瀚 席利贺 孙春华 姚燕安 (北京交通大学机械与 电子控制工程学院 北京 100044) 摘要：提出一种新型的两 自由度空间三正交平行四边形滚动机构。该机构由10个连杆、12个虎克铰与4个转动副构成，其 外观呈现为两两正交的三个平行四边形，利用平行四边形机构变形失稳机制使机构实现以滚动步态行进，并通过运动副布置 与结构设计获得直线行进与灵活变换方向的移动功能。运用螺旋理论，采用先局部后整体的次序分析机构的自由度；根据几 何关系建立简化模型，对其进行运动学分析，得到各杆件的质心坐标；分析移动机构的稳定性并讨论其翻滚条件；应用软件 建立动力学模型并仿真，完成步态规划；制作一台原理样机，进行试验研究。结果表明，该滚动机构可用较为简单的控制方 式实现直线行进与灵活变换方向的功能，并且具有 良好的刚度与承载能力。 关键词：平行四边形机构；螺旋理论；移动机器人；滚动机构 中图分类号：TH112；TP242 ThreeSpatial—cr0ssedParallelogramsRollingM echanism XUNZhiyuan GUAN Yonghan XILihe SUN Chunhua YAO Yanan (SchoolofMechanical，ElectronicandControlEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044) Abstract：Anoveltwodegrees—of-freedom (DOF)rollingmechanismconstructedbythreespatial—crossedparallelogramsisproposed． Themechanismwhoseappearancepresentsthreepairwiseorthogonalparallelorgamsconsistsof10links，12universaljointsnad4 revolutejoints．Itcanrealizerollingbytakingadvantageofthemechnaism ofthepraallelorgma ’Sinstabilitycausedbyits deformation．Byhtearrnagemem ofhtejointsandhtestructuredesign，htemechanismcanachievelocomotionfunctionsofgoing straightandflexibleturning．TheDOFofhtemechanism isobtainedbyusinghtescrew theorynadapplyinghtenaalyticalsequence from localtowhole．Accordingtohtesimplifiedconfigurationwhichisestablishedbygeometricrelations，kinematicna alysisis carriedout，suchhtatthecenterofgravityofhtelinkscanbederived．Thestabiliyt isanalyzed，nadthetumblingconditionis discussed．Thedynma icmodelofhtemechanismisestablishednadsimulatedby software，nadhtegaitplanningiscompleted．A protoytpeismnaufactured，nadhteexperimentreserachisdone．Theresultshowshtat，byasim