浅谈并联机构综合.pdfVIP

中国科学: 技术科学 2011 年 第41 卷 第5 期: 585 ~ 591 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 基于螺旋理论的转动解耦并联机构型综合 * 曾达幸, 黄真 燕山大学机械工程学院, 秦皇岛 066004 * E-mail: dx_zeng@ 收稿日期: 2010-04-08; 接受日期: 2010-11-26 国家自然科学基金(批准号:资助项目 摘要 随着并联机构研究的逐步深入, 其内部耦合性的存在给其理论分析和实际应用所带来 关键词 的困难愈发凸显. 而作为在空间定向领域已获广泛应用的转动并联机构, 目前绝大多数并不解 并联机构 螺旋理论 耦. 基于螺旋理论, 通过分析转动并联机构自由度与分支自由度间关系, 确定了并联机构转动条 转动解耦 件; 由分支运动螺旋系建立了分支型综合准则, 保证了分支中转动的解耦; 提出了输入运动副选 型综合 择原则, 形成了转动解耦并联机构型综合方法, 并依此对转动解耦并联机构进行了综合. 并联机构与串联机构在结构和性能特点上呈对 构具有不同于串联机构的特殊性质, 比如承载能力 偶关系, 故其在诸多领域得到独特应用. 作为并联机 强、累积误差小、刚度大等; 也正是强耦合性使得并 构的重要分支, 转动并联机构在诸如机器人[1] 、照相 联机构的构型设计、分析计算、机构装配及控制系统 [2] [3] [4] [20, 21] 机 、医疗器械 、目标追踪 等需空间定向领域应 的开发等存在很大的难度 , 一定程度上影响了 用广泛, 得到国际众多学者的关注. Gosselin 和 其应用范围和使用效果. 而若并联机构可实现运动 Angeles 分析了球面三自由度并联机构运动学, 并提 解耦, 即机构运动传递矩阵为非奇异对角矩阵或三 出3 条设计准则, 即对称、工作空间最大化和各向同 角矩阵, 则其刚度和承载能力等仍然优于串联机构, [5] [6] 性 . Sylvie 等人 讨论了具有冗余驱动的球面并联 且较耦合并联机构理论分析简洁、工作空间更大、各 机构运动学优化设计问题. 基于螺旋理论, Kong 和 向同性良好、装配便捷、控制容易, 可达更高的运动 Gosselin[7] 以及Fang 和 Tsai[8]分别对球面并联机构和 精度[22]. 4 、5 自由度过约束并联机构进行了型综合. 黄真等人 解耦并联机构的研究是当前机构学领域的热点 建立了系统的约束螺旋综合理论体系, 对 3-5 自由度 之一. Marco 和Vincenzo[23] 、Gogu[24] 以及Xie 等人[25] 对称并联机构进行了全面的综合, 得到三移一转四自 均对其进行了探讨, 先后提出 U-PUR-PRRU 机构(U 由度对称4-URU 机构[9], 并得到可实现连续运动的具 表示虎克铰, P 表示移动副, R 表示转动副) 以及RR- 有3 个转动和2 个移动5 自由度的对称结