低耦合度且部分解耦的3T1R并联机构设计与分析

摘要：

三平移一转动(3T1R)并联机构具有拓扑结构复杂、耦合度高、输入-输出运动不解耦,且易出现奇异位置等问题.根据基于方位特征(Position and orientation characteristic,POC)方程的并联机构拓扑设计理论和和冗余支链消除奇异位置原理,首先,提出了一种含冗余支链的低耦合度、运动解耦、大转动能力的3 T1R并联操作手新机构;其次,对其进行拓扑结构分析,主要包括POC集、自由度、耦合度以及运动解耦性分析;再次,建立了基于序单开链法运动学建模原理的位置正解求解模型,并应用一维搜素方法求解了该并联机构的位置正解;基于导出的机构位置逆解,分析了机构的工作空间、转动能力及奇异性条件;阐明了冗余支链可避免奇异位置,并能增加机构刚度;最后,给出了机构动平台的速度、加速度变化规律.本文为该操作手的机械设计、动力学分析、样机研制奠定了理论基础.

关键词：并联机构、低耦合度、运动解耦、拓扑设计、工作空间、奇异位置

所属期刊栏目：50

分类号：TH112

资助基金：国家自然科学基金项目51375062、51475050;江苏省重点研发计划项目BE2015043;江苏省绿色过程装备重点实验室项目

在线出版日期：2019-03-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：373-383,419