一种并联机器人机构工作空间的优化研究

1

作者 张家祥 刘明东 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期267-273,共7页

本研究提出了一种四自由度并联机器人机构模型,具备几何对称、简单运动学特性以及可在直线导轨上无限扩展的平移工作空间。采用投影法进行对并联机器人的位移进行分析,采用闭环向量法分析并联机器人的瞬时运动学特性。在雅可比矩阵的基... 本研究提出了一种四自由度并联机器人机构模型,具备几何对称、简单运动学特性以及可在直线导轨上无限扩展的平移工作空间。采用投影法进行对并联机器人的位移进行分析,采用闭环向量法分析并联机器人的瞬时运动学特性。在雅可比矩阵的基础上,研究了并联机器人各个典型构型。此外,对带偏置角的并联机器人局部奇异特性进行了分析。基于工作空间分析,建立了以机构最大占用面积为目标函数的优化模型,提出了优化模型的遗传算法,对并联机器人的结构参数进行了优化,实现了并联机器人可达的最大工作空间。 展开更多

关键词 并联机器人 四自由度 运动特性 特性优化

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2-RRC-UPU并联机构及工作空间分析 被引量：1

2

作者 袁梦 施琴 朱和军 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第1期228-229,共2页

提出了一种新型三平移三自由度空间并联机器人机构,进行了机构运动输出特性分析及自由度计算,并建立2-RRC-UPU三平移并联机器人机构的位置正、反解方程。得到了该机构的工作空间。在此基础上描绘出了并联机器人工作空间边界曲面及截面视... 提出了一种新型三平移三自由度空间并联机器人机构,进行了机构运动输出特性分析及自由度计算,并建立2-RRC-UPU三平移并联机器人机构的位置正、反解方程。得到了该机构的工作空间。在此基础上描绘出了并联机器人工作空间边界曲面及截面视图,分析表明,2-RRC-UPU并联机器人的理论工作空间是部分实心球体,是一种较理想的能实现三维移动并联机构的选型。 展开更多

关键词 并联机构 三平移 自由度 运动学 工作空间

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2-UPU-RRC并联机构及奇异位形分析 被引量：1

3

作者 蒋金云 施琴 朱和军 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第1期15-17,共3页

提出一种新型三平移三自由度空间并联机器人机构,进行机构运动输出特性分析及自由度计算,并建立2-UPU-RRC并联机器人机构的位置正、反解方程。得到该机构的奇异位形。该机构解耦性好,为系统控制提供了方便。

关键词 并联机构 三平移 自由度 奇异位形

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含有纯约束分支的无耦合2T型并联机器人构型综合 被引量：1

4

作者 张彦斌 陈子豪 +1 位作者 王科明 芦风林 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1201-1210,共10页

为解决并联机器人强运动学耦合性问题,提出一种含有纯约束运动分支的无耦合二维移动(2T型)并联机器人的构型综合方法.此类并联机器人的分支运动链包括2种类型:向动平台提供驱动力的主动分支和仅提供约束的纯约束分支.首先基于机构输入-... 为解决并联机器人强运动学耦合性问题,提出一种含有纯约束运动分支的无耦合二维移动(2T型)并联机器人的构型综合方法.此类并联机器人的分支运动链包括2种类型:向动平台提供驱动力的主动分支和仅提供约束的纯约束分支.首先基于机构输入-输出运动之间的数学模型和驱动力螺旋理论建立了机构主动分支的结构综合方法;然后根据分支运动特性和约束螺旋理论实现了纯约束运动分支的结构综合;最后按照各分支运动链的配置条件完成了并联机器人的构型综合,得到多种新型机构.对综合出的2种2-RURR/RRR和2-CPR/RPR并联机器人进行自由度和运动分析,基于其雅可比矩阵判断出机构均具有无耦合运动学特性,验证了所提出理论方法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 并联机器人 构型综合 纯约束运动链 无耦合 驱动力螺旋理论 自由度分析

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温室对靶喷施机器人绳驱并联机构的运动学分析与仿真

5

作者 王怡旎 赵栋杰 +2 位作者 石有圣 柳长进 李洪凯 《农机化研究》 北大核心 2025年第11期258-265,共8页

为满足中小型塑料温室大棚作物自动对靶施肥施药的作业需求,设计了一种3自由度绳驱并联对靶喷施机器人。首先,描述了其机构特征,建立运动学模型;其次,根据闭环矢量法构建绳索长度的运动学方程,使其能够精准描述绳索在不同位置下的长度变... 为满足中小型塑料温室大棚作物自动对靶施肥施药的作业需求,设计了一种3自由度绳驱并联对靶喷施机器人。首先,描述了其机构特征,建立运动学模型;其次,根据闭环矢量法构建绳索长度的运动学方程,使其能够精准描述绳索在不同位置下的长度变化,基于差分进化算法对正运动学进行数值求解,对其进行位置正、逆解分析,确保机器人在不同作业条件下的精准定位,并通过5组随机生成的具体算例对正、逆解分析结果进行了初步验证;最后,构建了机构的数值仿真模型,分别对温室对靶喷施作业中3种作业情况进行模拟,结果表明,位置理论分析结果可信,3自由度绳驱并联机构各绳索可协调运动且运动轨迹稳定。研究不仅为深入研究机器人动力学、工作空间和运动控制等问题提供了理论依据,也为机器人的实际应用奠定了基础。 展开更多

关键词 机器人 对靶喷施 并联机构 3自由度 绳驱动 差分进化算法 建模 仿真分析

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基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置设计及性能分析 被引量：10

6

作者 王新宇 李虹 +2 位作者 李亚丽 马春生 李瑞琴 《包装工程》 CAS 北大核心 2020年第3期188-193,共6页

目的针对生产线上的旋盖工序,提出一种基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置,解决生产线上不同倾角斜面上的旋盖问题。方法建立2-PSR/UPU并联机构模型;根据定杆长约束条件求解机构的位置反解,并通过相应的运动算例验证其反解位姿,通过对多... 目的针对生产线上的旋盖工序,提出一种基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置,解决生产线上不同倾角斜面上的旋盖问题。方法建立2-PSR/UPU并联机构模型;根据定杆长约束条件求解机构的位置反解,并通过相应的运动算例验证其反解位姿,通过对多个反解位姿进行对比,从中得出有效解;利用三维坐标搜索法求解工作空间。结果该并联机构动平台下方10 mm参考点工作空间连续且没有出现空洞,能适应0~35°范围斜面上的旋盖问题,给出了该并联机构在25°,30°,35°斜面情况下旋盖的实例。结论基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置结构简单,机构具有可调性,可以在生产线上实现精准控制。该并联机构一移两转的特性能适应不同倾斜角斜面的旋盖任务。 展开更多

关键词 2-PSR/UPU并联机构 自由度 位置反解 工作空间 旋盖装置

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面向狭长空间的三自由度并联机器人设计与建模 被引量：3

7

作者 徐冬梅 刘湘龙 +3 位作者 于思淼 徐超 杨帆 曹雏清 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期426-435,共10页

并联机器人因具有刚度大、结构稳定、承载能力大和运动负荷小等优点,在农业和工业等领域得到了广泛的应用。现有大部分并联机器人因支链呈空间对称分布,难以进入狭长空间工作。因此,针对狭长的工作环境,提出了一种新型三自由度并联结构... 并联机器人因具有刚度大、结构稳定、承载能力大和运动负荷小等优点,在农业和工业等领域得到了广泛的应用。现有大部分并联机器人因支链呈空间对称分布,难以进入狭长空间工作。因此,针对狭长的工作环境,提出了一种新型三自由度并联结构,该机构整体沿一条直线导轨方向布置,减少了垂直于导轨方向的宽度,使之易于放入狭窄的空间内,同时能拥有较大工作空间,并实现3个自由度上的平动运动。通过G-K公式计算机构自由度;验证了该并联机器人设计的合理性;对平台进行了运动学和动力学分析;并根据遗传算法分析其奇异性;通过解析法对机构工作空间进行了分析。研究成果为三自由度并联机器人进入狭长空间工作提供了新的思路与构型。 展开更多

关键词 并联机器人 三自由度 运动学 动力学 狭长空间

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多算法融合的并联食品分拣机器人轨迹跟踪控制方法 被引量：6

8

作者 李云峰 王聪 李玉琴 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2024年第4期72-77,共6页

目的:解决并联食品分拣机器人轨迹跟踪控制方法存在的控制精度低和运动稳定性差等问题。方法:在四自由度并联机器人结构基础上,提出将滑模控制算法、模糊控制算法和改进蝙蝠算法相结合用于并联食品分拣机器人轨迹跟踪控制。通过改进蝙... 目的:解决并联食品分拣机器人轨迹跟踪控制方法存在的控制精度低和运动稳定性差等问题。方法:在四自由度并联机器人结构基础上,提出将滑模控制算法、模糊控制算法和改进蝙蝠算法相结合用于并联食品分拣机器人轨迹跟踪控制。通过改进蝙蝠算法对模糊算法带宽进行寻优,通过优化的模糊控制算法自适应调整滑膜控制算法的模糊增益和滑膜面斜率,降低控制器的跟踪误差,提高抗干扰能力,并验证所提轨迹跟踪控制方法的优越性。结果:所提轨迹跟踪控制方法实际分拣准确率为99.90%,平均分拣时间为0.509 s。结论:与常规方法相比,所提轨迹跟踪控制方法的关节轨迹跟踪精度更高,抗干扰能力更强,输出力矩更加平滑。 展开更多

关键词 并联机器人 轨迹跟踪 滑模控制算法 模糊控制器 蝙蝠算法 四自由度

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六自由度3D打印机平台的设计与分析 被引量：1

9

作者 宿晓天 陈继飞 《印刷与数字媒体技术研究》 CAS 北大核心 2024年第2期101-109,共9页

近年来,机器人学的发展打破了传统3D打印机打印位置的局限。多自由度的运动模式有更灵活的打印轨迹和更丰富的机构设计。本研究以基于Stewart并联机构的3D打印机械结构为研究对象,确定了并联机构的具体尺寸,对3D打印机主体框架进行结构... 近年来,机器人学的发展打破了传统3D打印机打印位置的局限。多自由度的运动模式有更灵活的打印轨迹和更丰富的机构设计。本研究以基于Stewart并联机构的3D打印机械结构为研究对象,确定了并联机构的具体尺寸,对3D打印机主体框架进行结构设计,利用Solidworks建立机构平台的三维模型,并分析其运动轨迹,将模型导入Matlab软件进行运动学仿真分析,运用Ansys进行静力学分析。本研究可以在材料承载端提供六自由度的运动,为后续开发多自由度的打印机提供参考。 展开更多

关键词 并联机器人 多自由度 3D打印 结构设计 仿真分析

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五自由度混联机器人优化设计与运动学分析 被引量：14

10

作者 张东胜 许允斗 +2 位作者 侯照伟 姚建涛 赵永生 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第24期69-76,共8页

为提高农业自动化程度,拓宽并联机构在农业工程领域的应用,提出一种存在连续转轴、关节数目少、易于控制的两移一转运动冗余平面并联机构,该并联机构任意位置的转轴均为相互平行的连续转轴,使其具备良好的灵活性。基于此平面并联机构,... 为提高农业自动化程度,拓宽并联机构在农业工程领域的应用,提出一种存在连续转轴、关节数目少、易于控制的两移一转运动冗余平面并联机构,该并联机构任意位置的转轴均为相互平行的连续转轴,使其具备良好的灵活性。基于此平面并联机构,构造出了多种五自由度混联机器人,首先建立了五自由度混联机器人的运动学模型,并对其进行了奇异分析,给出了减少机构奇异位型的条件;然后基于灵活性指标,对并联机构进行了尺寸优化,绘制了用于选取结构尺寸的性能图谱,且借助有限元软件对基于优化所得结构尺寸绘制的具有运动冗余特性的平面机构进行了结构拓扑优化,,完成了整体结构优化前后的静力学分析与对比,结果显示优化前后整体变形仅增大0.51%,优化前后机构优化部分的质量减少33.02%,满足机构变形要求。该混联机器人具有结构简单、运动学模型简单、结构刚度高和模块化程度高的特点,且其结构的变胞性有助于实现机构运动和驱动冗余模式的切换,增强了机器人的可研究性。该文可为混联机器人运动学分析及优化设计提供参考。 展开更多

关键词 机器人 设计 优化 平面并联机构 运动冗余 自由度 变胞机构

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变自由度轮足复合机器人轨迹规划验证及步态研究 被引量：16

11

作者 牛建业 王洪波 +3 位作者 史洪敏 李东 李姗姗 吴少振 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第23期38-47,共10页

为了适应现代化农业对机器人的新要求,该文基于仿生学原理,提出一种可变自由度、轮足复合式、串并混联机构作为四足机器人的腿部机构。该文首先对机器人的整机和腿部机构进行了构形设计,并进行了位置分析;然后,根据农业上的一般地形和... 为了适应现代化农业对机器人的新要求,该文基于仿生学原理,提出一种可变自由度、轮足复合式、串并混联机构作为四足机器人的腿部机构。该文首先对机器人的整机和腿部机构进行了构形设计,并进行了位置分析;然后,根据农业上的一般地形和障碍物地形,规划了机器人足端普通轨迹及越障轨迹,并利用软件进行了轨迹仿真;其次,根据机器人静态及动态稳定性判据,在保证稳定性的前提下,完成了机器人对角小跑步态规划,并进行了仿真研究;最后,对机器人单腿样机进行了足端轨迹规划验证试验。试验结果表明:该单腿样机可以按给定的轨迹运动,证明该机器人机构设计是可行的,足端运动轨迹规划是正确的。但实际轨迹和理论计算轨迹存在误差,y轴方向最大误差2.5mm,z轴方向最大误差5.3 mm,误差均小于10 mm,在允许范围内,该机器人能够满足农业现代化的使用需求。 展开更多

关键词 机器人 路径 验证 轮足复合式机器人 变自由度 串并混联机构 步态规划

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基于ADAMS和Pro/E的4自由度串并联机器人运动学对比仿真分析 被引量：9

12

作者 罗建国 何茂艳 +1 位作者 陆震 黄真 《机械设计》 CSCD 北大核心 2009年第8期31-33,共3页

为构建一新型4自由度串并联机器人结构模型,应用ADAMS和Pro/E软件平台分别对其进行了运动学仿真,通过对已经建立的实体模型和关节运动控制变量的定义,运动轨迹的选取,以及合理选择运动学求解控制算法,最终可以获取动画、平面图形、具体... 为构建一新型4自由度串并联机器人结构模型,应用ADAMS和Pro/E软件平台分别对其进行了运动学仿真,通过对已经建立的实体模型和关节运动控制变量的定义,运动轨迹的选取,以及合理选择运动学求解控制算法,最终可以获取动画、平面图形、具体数据等仿真分析结果,通过对比两种仿真的结果,可以验证两种仿真方法的正确性。 展开更多

关键词 串并联 机器人 自由度 仿真 对比分析

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少自由度并联机器人的研究现状 被引量：53

13

作者 杨斌久 蔡光起 +1 位作者 罗继曼 朱春霞 《机床与液压》 北大核心 2006年第5期202-205,共4页

并联机器人是20世纪80年代新兴起的先进技术,它从一出现就受到国内外众多学者的关注。并联机器人技术已经从理论研究走向实际应用,而少自由度并联机器人是近年来并联机器人研究中的一个热点问题。本文综述了少自由度并联机器人国内外研... 并联机器人是20世纪80年代新兴起的先进技术,它从一出现就受到国内外众多学者的关注。并联机器人技术已经从理论研究走向实际应用,而少自由度并联机器人是近年来并联机器人研究中的一个热点问题。本文综述了少自由度并联机器人国内外研究现状以及关键技术的研究进展,指出少自由度并联机器人理论及应用领域有待深入开展的研究方向。 展开更多

关键词 少自由度 并联机器人 研究现状

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3-CRPa移动并联机构运动学分析与仿真 被引量：13

14

作者 张彦斌 张树乾 吴鑫 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期200-205,共6页

提出一种新型3自由度纯移动并联机构,该机构由动平台、静平台以及联接两平台的3条相同的分支运动链组成。基于单开链单元理论分析,计算出机构的自由度,分别讨论了以角位移和线性位移为主动输入形式的机构运动学问题,推导出位置、速度、... 提出一种新型3自由度纯移动并联机构,该机构由动平台、静平台以及联接两平台的3条相同的分支运动链组成。基于单开链单元理论分析,计算出机构的自由度,分别讨论了以角位移和线性位移为主动输入形式的机构运动学问题,推导出位置、速度、加速度的解析解。利用Matlab和Pro/E软件分别绘制出机构的位移、速度、加速度理论曲线和虚拟样机仿真曲线,仿真结果证明了理论分析的正确性。尤其是当以线性输入为主动输入时,机构的运动雅可比矩阵为单位阵且条件数恒等于1,所以此时机构在整个工作空间内表现为完全各向同性。 展开更多

关键词 移动并联机构 三自由度 运动学分析 各向同性

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协调式六自由度运动平台的运动学分析 被引量：5

15

作者 邢继峰 曾晓华 戴余良 《海军工程大学学报》 CAS 2000年第6期15-19,共5页

从平台的基本变换着手 ,用运动平台和固定平台间的矢量关系分析了协调式六自由度运动平台的运动学性能 .给出了平台进行各种运动 (平动、转动 )时作动筒的位移、速度和加速度变化规律 ,并以一个具体实例对其进行了验证 .

关键词 并联机器人 运动学 协调式 六自由度运动平台

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基于螺旋理论三自由度并联机器人型综合新方法 被引量：5

16

作者 罗继曼 蔡光起 +1 位作者 杨斌久 赵亮 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期994-997,共4页

并联机器人的构型设计即型综合是并联机器人设计的首要环节,基于螺旋理论,从并联机构运动链分类的角度,提出用约束添加法对三自由度并联机构进行型综合,让主动链控制所需的自由度,而从动链约束不需要的自由度;提出了相应主动链和从动链... 并联机器人的构型设计即型综合是并联机器人设计的首要环节,基于螺旋理论,从并联机构运动链分类的角度,提出用约束添加法对三自由度并联机构进行型综合,让主动链控制所需的自由度,而从动链约束不需要的自由度;提出了相应主动链和从动链各种类型,并对约束链作了较详细的分类,通过不同组合可得到不同性能的新构型.最后通过实例进一步阐明这一方法.该方法使型综合步骤更简洁,只要选择与自由度数相同个数的主动链,并合理选择约束链就可以组合出新的并联机器人. 展开更多

关键词 三自由度 并联机器人 螺旋理论 型综合 约束链

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并联机器人在机械工程实验教学中的应用 被引量：5

17

作者 沈刚 安昭辉 +2 位作者 李翔 侯冬冬 张丁龙 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2015年第3期179-182,共4页

在控制工程基础、机器人技术及单片机等课程教学中,充分利用六自由度并联机器人平台进行实验教学,可解决机械工程实验教学中先进机器人技术教学难的问题。结合控制工程基础、机器人技术及单片机等课程的具体教学实例,对六自由度并联机... 在控制工程基础、机器人技术及单片机等课程教学中,充分利用六自由度并联机器人平台进行实验教学,可解决机械工程实验教学中先进机器人技术教学难的问题。结合控制工程基础、机器人技术及单片机等课程的具体教学实例,对六自由度并联机器人在机械工程实验教学中的应用进行了探索与实践。实验结果证明,该方法提高了学生对控制工程基础、机器人技术及单片机等课程的理解,培养了学生动手能力,实验教学效果良好,为控制工程基础、机器人技术以及单片机等课程的实验教学提供了一种新的方法。 展开更多

关键词 实验教学 六自由度并联机器人 控制工程基础 机器人技术 单片机

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二自由度并联机器人的动力学建模与研究 被引量：4

18

作者 秦佳 李娟 +3 位作者 李伟达 胡海燕 刘磊 孙立宁 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2015年第2期43-47,共5页

面向汽车电子行业等对高节拍往复运动的搬运操作需求,提出了一种基于平面双滑块机构的二自由度(2-DOF)并联机器人。基于拉格朗日(Lagrange)方程建立了并联机器人的动力学模型,并给出了机器人驱动力方程。利用Matlab软件对所建动力学模... 面向汽车电子行业等对高节拍往复运动的搬运操作需求,提出了一种基于平面双滑块机构的二自由度(2-DOF)并联机器人。基于拉格朗日(Lagrange)方程建立了并联机器人的动力学模型,并给出了机器人驱动力方程。利用Matlab软件对所建动力学模型进行仿真,同时利用ADAMS软件验证了所建模型的准确性。基于所建立的动力学模型,分析了并联机器人结构参数与运动参数对驱动力的影响,为机器人结构设计提供了动力学参考。 展开更多

关键词 二自由度 并联机构 动力学建模 参数分析

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基于螺旋理论的新型6杆并联机构的自由度分析 被引量：2

19

作者 陈小岗 孙宇 +2 位作者 彭斌彬 曾梁彬 刘远伟 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第8期1243-1247,共5页

基于螺旋理论对一种新型6杆空间并联机构进行了自由度分析。该机构由虎克铰构成,力图改善以转动副为主的2自由度平动机构在垂直于运动平面方向上的刚度较差的问题。基于螺旋理论中运动螺旋与力螺旋的对偶关系,通过运动链等效,完成了该... 基于螺旋理论对一种新型6杆空间并联机构进行了自由度分析。该机构由虎克铰构成,力图改善以转动副为主的2自由度平动机构在垂直于运动平面方向上的刚度较差的问题。基于螺旋理论中运动螺旋与力螺旋的对偶关系,通过运动链等效,完成了该机构的自由度计算与分析。结果表明:该机构可实现2自由度平动。该方法避免了采用Kutzbach-Grubler公式进行计算时必须的公共约束、冗余约束、局部自由度,不仅易于掌握,且适用于其它并联机构自由度的分析。 展开更多

关键词 并联机构 自由度 平动 刚度

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一种少自由度并联机构的自由度及运动特性分析 被引量：4

20

作者 余晓流 刘玉旺 储刘火 《机械设计》 CSCD 北大核心 2006年第2期10-12,共3页

提出一种非对称少自由度空间并联机器人机构,用螺旋理论分析了该机构的运动特性和自由度,进一步对自由度的性质进行了讨论,从而为该机构的深入研究奠定了基础。

关键词 并联机器人 自由度 螺旋 反螺旋

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