改进型平面可重构3-RRR并联机构输出灵敏度分析

1

作者 沙鑫美 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第3期460-464,共5页

以可重构3-RRR平面并联机构为研究对象,用运动链约束应用于精密平面可重构3-RRR并联机构,以解决其驱动与控制复杂、能耗大的问题。可重构3-RRR平面并联机构的逆运动学方程采用封闭矢量法建立求解方程,在此基础上,以构件参数为影响因素,... 以可重构3-RRR平面并联机构为研究对象,用运动链约束应用于精密平面可重构3-RRR并联机构,以解决其驱动与控制复杂、能耗大的问题。可重构3-RRR平面并联机构的逆运动学方程采用封闭矢量法建立求解方程,在此基础上,以构件参数为影响因素,建立了可重构并联机构构件参数与输出参数的灵敏度函数映射模型。用Matlab对机构的函数模型进行了灵敏度正交实验仿真分析,得到了其数值模拟结果。分析结果表明:构件参数对机构末端输出参数的影响方向及灵敏度方向具有一致性,为改进型平面可重构3-RRR并联机构的参数设计及运动位置精度设计提供有效的参考依据。 展开更多

关键词 改进型3-rrr平面并联机构 逆运动学 误差灵敏度分析

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3-RRR平面并联机构模糊PID控制虚拟仪器设计 被引量：5

2

作者 刘霞 单宁 +1 位作者 王青 武新伟 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期565-572,共8页

平面3-RRR机构的运动精度问题严重制约着它在工程领域的应用.为有效提高该机构运动精度,基于模糊PID控制算法建立3-RRR平面并联机构运动误差实时控制系统,搭建机构运动误差控制实验平台,研制模糊PID控制系统的LabVIEW虚拟仪器软件以开... 平面3-RRR机构的运动精度问题严重制约着它在工程领域的应用.为有效提高该机构运动精度,基于模糊PID控制算法建立3-RRR平面并联机构运动误差实时控制系统,搭建机构运动误差控制实验平台,研制模糊PID控制系统的LabVIEW虚拟仪器软件以开展机构运动误差实时控制实验研究.结果表明:该系统可以实时控制机构运动误差,提高机构运动精度,且算法较为简单;开发的测控虚拟仪器软件具有界面友好、操作简单、灵活性强、功能易于扩展、智能化程度高等优点. 展开更多

关键词 平面并联机构 3-rrr机构 模糊PID控制 运动精度 虚拟仪器

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3-RRR平面并联机构模糊PID控制系统研究 被引量：5

3

作者 刘霞 单宁 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第6期854-858,共5页

平面并联机构以其优异的性能在工程领域得到广泛应用,为有效提高机构运动精度,提出了基于模糊PID控制算法的3-RRR平面并联机构实时控制方法。在分析模糊PID控制原理的基础上,建立3-RRR平面并联机构模糊PID控制系统模型,搭建机构控制实... 平面并联机构以其优异的性能在工程领域得到广泛应用,为有效提高机构运动精度,提出了基于模糊PID控制算法的3-RRR平面并联机构实时控制方法。在分析模糊PID控制原理的基础上,建立3-RRR平面并联机构模糊PID控制系统模型,搭建机构控制实验装置,实验研究了机构运动精度的实时控制。结果表明,对3-RRR平面并联机构施加模糊PID控制后,机构角位移误差最大值为2.1°,降幅达53%以上;建立的模糊PID控制系统能够用于机构运动精度实时控制,有效降低机构角位移误差,算法简单,实时性较好。 展开更多

关键词 机构 3-rrr平面并联机构 模糊控制 实时控制 运动精度

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3-RRR球面并联机构优化设计研究 被引量：9

4

作者 杨健 周鑫 +1 位作者 柳伟兵 赵宏宇 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第7期119-122,共4页

为了进一步提高3-RRR纯转动球面并联机构的运动灵巧性和有效工作空间的范围,需对机构的结构参数进行优化。首先根据机构的几何特性建立对应的数学模型;进而本着机构工作空间和运动灵巧性最大的原则,提出一种以机构雅可比矩阵条件数为优... 为了进一步提高3-RRR纯转动球面并联机构的运动灵巧性和有效工作空间的范围,需对机构的结构参数进行优化。首先根据机构的几何特性建立对应的数学模型;进而本着机构工作空间和运动灵巧性最大的原则,提出一种以机构雅可比矩阵条件数为优化对象的遗传算法,对机构中各运动副的角度、电机输入角度及其他结构参数进行优化,与传统结构参数优化方法相比,有效的将3-RRR球面并联机构的雅克比矩阵条件数控制在1.000008,使该机构的运动灵活性获得较大提高;最后根据优化结果搭建物理样机,其末端输出平台的工作空间图像近乎一个完整的球面。优化后的3-RRR并联机构显示出更强的工程实用性,具有更好的应用前景。 展开更多

关键词 3-rrr并联机构 遗传算法 雅可比矩阵条件数 工作空间最大化

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考虑干涉的平面3-RRR并联机构的最优化工作空间设计 被引量：5

5

作者 陶宗杰 安琦 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期239-244,共6页

根据干涉对平面机构工作空间的影响,利用避免干涉设计方法,以平面3-RRR型并联机构为研究对象,建立了一种具有最大化工作空间的新型平面3-RRR并联机构,并对该机构进行数学建模分析。在建立杆件的运动模型的基础上,得到了机构干涉产生的条... 根据干涉对平面机构工作空间的影响,利用避免干涉设计方法,以平面3-RRR型并联机构为研究对象,建立了一种具有最大化工作空间的新型平面3-RRR并联机构,并对该机构进行数学建模分析。在建立杆件的运动模型的基础上,得到了机构干涉产生的条件,通过数值计算方法,得到杆件形状系数α1和α2变化对平面并联机构空间范围的影响规律。数值模拟了该新型平面机构的工作空间范围曲面,计算绘制了空间干涉范围图形。此外,使用解析方法对该机构的奇异位形进行了分析。解决了最小化机构运动干涉的问题,对机构运动空间进行了最优化,该最优化设计方法也可以应用于其他平面机构。 展开更多

关键词 工作空间 平面3-rrr并联机构 干涉 优化方法

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平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究 被引量：1

6

作者 刘胜 邱志成 张宪民 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期24-30,67,共8页

从平面3-RRR并联机构的位形和关节驱动两方面,研究了位形的奇异性和驱动电机的伺服增益对机器人自激振动现象的影响.首先建立了平面3-RRR并联机构的运动约束方程,求导得到速度约束方程和加速度约束方程,给出位置、速度、加速度的正、逆... 从平面3-RRR并联机构的位形和关节驱动两方面,研究了位形的奇异性和驱动电机的伺服增益对机器人自激振动现象的影响.首先建立了平面3-RRR并联机构的运动约束方程,求导得到速度约束方程和加速度约束方程,给出位置、速度、加速度的正、逆解,利用速度雅可比矩阵分析奇异特性;然后搭建了实验系统,分析驱动电机的控制原理,分别测试在奇异位形和非奇异位形的自激振动,通过传感器测试驱动关节的位移、速度和加速度,并进行正解得到动平台的位置和加速度,正解得到的加速度与动平台实测加速度吻合较好;最后通过调整驱动电机的伺服增益避免了非奇异位形处的自激振动. 展开更多

关键词 机器人 平面3-rrr并联机构 自激振动 奇异性 伺服系统

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六自由度3-RRRS并联机器人机构位姿正逆解

7

作者 钱瑞明 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 2000年第5期56-60,共5页

提出一种六自由度 3RRRS并联机器人机构 ,建立了位姿正逆解的解析表达式 ,其中位姿正解有 4组 ,位姿逆解有 8组 .

关键词 六自由度 并联机器人 3-rrrS机构 位姿正逆解

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基于SimMechanics的高速3-RRR并联机构动力学分析与控制 被引量：5

8

作者 叶芳林 胡俊峰 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第2期157-159,162,共4页

为了满足3-RRR并联机构在工业应用中高速操作,研究其在高速运动中的动力学行为和控制。采用SimMechanics建立3-RRR并联机构的动力学模型,基于该模型对其进行动力学分析。分析结果表明,速度越大,驱动力矩也越大;机构高速运行过程中驱动... 为了满足3-RRR并联机构在工业应用中高速操作,研究其在高速运动中的动力学行为和控制。采用SimMechanics建立3-RRR并联机构的动力学模型,基于该模型对其进行动力学分析。分析结果表明,速度越大,驱动力矩也越大;机构高速运行过程中驱动力矩变化大,且在某些时刻产生突变致使机构产生较大冲击。为了实现高速运动跟踪控制,利用PID控制的鲁棒性,设计PID控制器。仿真结果表明,动平台能较好地实现期望的轨迹,但在初始阶段,存在一定的跟踪误差。 展开更多

关键词 3-rrr并联机构 SIMMECHANICS PID控制 动力学模型

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3-PUS-PU柔顺并联机构运动学分析与优化设计 被引量：7

9

作者 周亚杰 李仕华 +1 位作者 徐奇 张凤奎 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期417-424,共8页

提出一种具有高精度、高刚度的3-PUS-PU柔顺并联机构,并对该机构进行运动学分析及优化设计。根据柔性铰链结构与机构间几何关系,对3-PUS-PU柔顺并联机构的运动原理进行阐述,并分析了该机构运动特性。采用空间闭环矢量法建立机构的运动... 提出一种具有高精度、高刚度的3-PUS-PU柔顺并联机构,并对该机构进行运动学分析及优化设计。根据柔性铰链结构与机构间几何关系,对3-PUS-PU柔顺并联机构的运动原理进行阐述,并分析了该机构运动特性。采用空间闭环矢量法建立机构的运动学模型,对机构的输入-输出关系和速度特性进行了分析。基于力学理论,通过求解柔性铰链的极限转角,对机构的工作空间进行分析。根据机构的工作要求,提出定位精度指标和紧凑性指标,并进一步分析机构几何尺寸参数对其性能指标的影响。基于提出的性能指标,采用粒子群优化算法对机构的结构尺寸参数进行优化设计。结果表明,相比优化前,优化后的柔顺并联机构的定位精度提高25%,紧凑性提高81%,机构整体运动性能有了较大的提升,为后续样机研制提供了参考依据。 展开更多

关键词 3-PUS-PU 柔顺并联机构 运动性能 粒子群算法 优化设计

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可重构单驱动3-RRR平面并联机构连杆曲线与姿态的数值解法 被引量：5

10

作者 李庠 李瑞琴 +1 位作者 李辉 宁峰平 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1074-1082,共9页

针对3自由度3-RRR平面并联机构驱动与控制复杂、能耗大的问题,利用平行四边形运动链将其约束为单驱动3-RRR平面并联机构。通过数值解法计算单驱动3-RRR平面并联机构的连杆曲线与姿态,并分析重构对连杆曲线与姿态的影响。基于Freudenstei... 针对3自由度3-RRR平面并联机构驱动与控制复杂、能耗大的问题,利用平行四边形运动链将其约束为单驱动3-RRR平面并联机构。通过数值解法计算单驱动3-RRR平面并联机构的连杆曲线与姿态,并分析重构对连杆曲线与姿态的影响。基于Freudenstein方程推导该机构的输入-输出方程;采用迭代算法建立方程的数值求解方法;通过改变机构的初始输入角,提出一种机构构型的可重构方法。给出一组机构参数作为数值算例,求解得到机构的两种构型,称为构型Ⅰ和构型Ⅱ,以构型Ⅰ为算例,计算得到构型Ⅰ重构前后的连杆曲线与姿态随输入角变化的规律。结果表明:理论曲线与仿真曲线相吻合,验证了求解方法的正确性;重构能够显著改变构型Ⅰ连杆曲线与姿态。 展开更多

关键词 3-rrr平面并联机构 单驱动 输入-输出方程 可重构 连杆曲线

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空间3-RPC柔顺并联机构拓扑优化设计 被引量：2

11

作者 杜海堂 张荣兴 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第9期31-34,39,共5页

为了获得空间柔顺并联机构构型,基于传统并联机构的设计原型,采用拓扑优化理论对空间并联机构进行拓扑优化设计。首先,以空间3-RPC并联机构为研究对象,建立机构的微运动学矢量连续映射Jacobian矩阵。然后,建立空间3-RPC柔顺并联机构的... 为了获得空间柔顺并联机构构型,基于传统并联机构的设计原型,采用拓扑优化理论对空间并联机构进行拓扑优化设计。首先,以空间3-RPC并联机构为研究对象,建立机构的微运动学矢量连续映射Jacobian矩阵。然后,建立空间3-RPC柔顺并联机构的拓扑优化SIMP模型,运用优化准则算法(Optimization Criterion)对所建立的SIMP模型求解。最后,运用曲线拟合方法对拓扑后的构型轮廓进行拟合修正,采用Solid Works软件建立其拟合修正后的模型,进而通过Hyper Works有限元软件对机构进行静力学分析。仿真结果表明:与同构型的传统并联机构相比,拓扑优化后的空间柔顺并联机构具有相同的微动特性,因而验证了空间并联机构的拓扑优化设计方法的有效性。 展开更多

关键词 3-RPC柔顺并联机构 微运动矢量映射 拓扑优化设计 静力学仿真

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3-RPC型柔顺并联机构结构设计

12

作者 孙慧 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第5期71-74,共4页

针对目前并联机构精度低,无法满足高精度要求的现状,提出对传统并联机构进行优化设计。首先,以传统并联机构构型3-RPC为基础建立微分运动矢量映射关系Jacobian矩阵。建立空间3-RPC柔顺并联机构的拓扑优化SIMP模型并运用OC算法求解,将实... 针对目前并联机构精度低,无法满足高精度要求的现状,提出对传统并联机构进行优化设计。首先,以传统并联机构构型3-RPC为基础建立微分运动矢量映射关系Jacobian矩阵。建立空间3-RPC柔顺并联机构的拓扑优化SIMP模型并运用OC算法求解,将实体模型导入有限元软件中进行拓扑优化设计。其次,在Ossmouth中对优化好的构型进行过滤及光顺处理并导出进行二次建模。最后,运用曲线拟合方法对拓扑后的构型轮廓进行拟合修正,采用Solid Works软件建立其拟合修正后的模型,进而通过Hyper Works有限元软件对机构进行静力学分析。仿真结果表明:与同构型的传统并联机构相比,拓扑优化后的空间柔顺并联机构具有相同的微动特性,因而验证了空间并联机构的拓扑优化设计方法的有效性。 展开更多

关键词 3-RPC柔顺并联机构 微运动矢量映射 拓扑优化设计 静力学仿真

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3-RPC型柔顺并联机构结构设计

13

作者 孙慧 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第4期65-67,71,共4页

针对目前并联机构精度低,无法满足高精度要求的现状,提出对传统并联机构进行优化设计。首先,以传统并联机构构型3-RPC为基础建立微分运动矢量映射关系Jacobian矩阵。建立空间3-RPC柔顺并联机构的拓扑优化SIMP模型并运用OC算法求解,将实... 针对目前并联机构精度低,无法满足高精度要求的现状,提出对传统并联机构进行优化设计。首先,以传统并联机构构型3-RPC为基础建立微分运动矢量映射关系Jacobian矩阵。建立空间3-RPC柔顺并联机构的拓扑优化SIMP模型并运用OC算法求解,将实体模型导入有限元软件中进行拓扑优化设计。其次,在Ossmouth中对优化好的构型进行过滤及光顺处理并导出进行二次建模。最后,运用曲线拟合方法对拓扑后的构型轮廓进行拟合修正,采用Solid Works软件建立其拟合修正后的模型,进而通过Hyper Works有限元软件对机构进行静力学分析。仿真结果表明:与同构型的传统并联机构相比,拓扑优化后的空间柔顺并联机构具有相同的微动特性,因而验证了空间并联机构的拓扑优化设计方法的有效性。 展开更多

关键词 3-RPC柔顺并联机构 微运动矢量映射 拓扑优化设计 静力学仿真

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平面3-■RR并联机构过约束分析及自调结构设计 被引量：4

14

作者 黄勇刚 黄茂林 +1 位作者 杜力 冉瑞利 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期303-306,共4页

分析了平面3-RRR三自由度并联机构中存在的过约束及其有害影响,详细讨论了在保证3-RRR并联机构平面运动特性的情况下无过约束自调结构的设计问题,得出了几种新的平面三自由度并联机构运动副配置方案,深入分析了2-RCS-RRR结构的自调特性。

关键词 过约束 平面3-rrr并联机构 自调结构 自调位移规律

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4-RRR冗余并联机构混合驱动与能耗优化 被引量：2

15

作者 沙鑫美 万轶 吕小祥 《机床与液压》 北大核心 2020年第13期51-56,共6页

为实现3D打印机对曲面的精细化打印,对3D打印机的喷头结构的快速响应和精确控制提出了更高的要求,为此设计了一种可以实现姿态控制的平面4-RRR冗余并联机构。根据机构的特点,在运动学基础上,利用虚功原理建立该机构的动力学模型,然后以... 为实现3D打印机对曲面的精细化打印,对3D打印机的喷头结构的快速响应和精确控制提出了更高的要求,为此设计了一种可以实现姿态控制的平面4-RRR冗余并联机构。根据机构的特点,在运动学基础上,利用虚功原理建立该机构的动力学模型,然后以混合驱动方式并借助最小二范数法实现机构等效广义力到轴向驱动力的优化。在此基础上,对驱动力二范数和最小驱动总功率进行优化,分别得到角速度、驱动力与驱动功率变化曲线。结果表明:该机构驱动力二范数解和最小驱动总功率解的差异略小,其驱动电机做功减少了1.17%。结合驱动力二范数、最小驱动总功率的优化结果,选取混合驱动的驱动方式,可以实现冗余并联机构驱动器瞬时驱动力与瞬时驱动功率的均衡,并降低机构运动过程中的功耗,实现3D打印机喷头机构的快速响应。 展开更多

关键词 4-rrr冗余并联机构 动力学建模 能耗优化 混合驱动 3D打印机

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基于三分支非均匀分布球面并联机构的腰关节设计 被引量：5

16

作者 金振林 荣誉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第22期2697-2699,共3页

通过分析球面三转动副并联机构中三个分支的布局对工作空间大小的影响,把一般球面并联机构的三个分支由均匀分布改为非均匀分布,提出了基于三分支非均匀分布球面并联机构的拟人腰关节,选取了一组合理的几何参数,给出了完整的设计方案。... 通过分析球面三转动副并联机构中三个分支的布局对工作空间大小的影响,把一般球面并联机构的三个分支由均匀分布改为非均匀分布,提出了基于三分支非均匀分布球面并联机构的拟人腰关节,选取了一组合理的几何参数,给出了完整的设计方案。该拟人腰关节前弯后弯角度大,基本能满足人体腰关节对工作空间的要求。 展开更多

关键词 3-rrr球面并联机构 腰关节 非均匀分布 工作空间

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基于执行器能量消耗的并联机器人优化 被引量：1

17

作者 陈珂 柯文德 +1 位作者 刘美 张良均 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2015年第6期449-454,共6页

并联机器人在执行任务过程中的能量消耗特别严重,为此本文以其3个主动执行器的电能消耗最小化为目标对3-RRR平面并联机器人进行尺度优化。在3-RRR机构运动学分析的基础上推导出机构的逆运动学方程,分析了3-RRR机构常见的4种工作模式。... 并联机器人在执行任务过程中的能量消耗特别严重,为此本文以其3个主动执行器的电能消耗最小化为目标对3-RRR平面并联机器人进行尺度优化。在3-RRR机构运动学分析的基础上推导出机构的逆运动学方程,分析了3-RRR机构常见的4种工作模式。采用粒子群算法确定3-RRR机构的连杆和平台质量的最优值。根据优化结果进行仿真和对比分析,结果表明,在4种工作模式下,优化后执行器的力矩值均较小,消耗的电能得以降低,其中工作模式2的性能最佳,在执行相同的轨迹跟踪任务时,其执行器跟踪误差收敛较快,消耗的能量最少。 展开更多

关键词 机器人 并联机器人 3-rrr机构 逆运动学 执行器 能耗 粒子群优化算法 仿真

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弹性铰平面并联三自由度机器人连续刚度映射研究 被引量：1

18

作者 赵延治 张洁 赵铁石 《燕山大学学报》 CAS 2008年第4期283-289,共7页

应用影响系数法求解了弹性铰平面并联3-RRR机器人的一阶、二阶影响系数,借助虚功原理建立了包含主、被动铰链弹性变形,杆件及其平台自重的连续刚度映射模型。与以往刚度模型区别在于,该连续刚度模型考虑了机构刚度变化的动态过程,从而... 应用影响系数法求解了弹性铰平面并联3-RRR机器人的一阶、二阶影响系数,借助虚功原理建立了包含主、被动铰链弹性变形,杆件及其平台自重的连续刚度映射模型。与以往刚度模型区别在于,该连续刚度模型考虑了机构刚度变化的动态过程,从而使并联机器人刚度非线性映射还原。文中还结合刚度矩阵瑞利商定义了连续刚度判定指标,绘制了刚度性能空间图,进一步探讨了该机构的方向刚度特性,为平面并联弹性铰机器人机构刚度的分析提供了一种新颖通用的方法。 展开更多

关键词 弹性铰 并联3-rrr机构 连续刚度 影响系数

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三分支非均匀分布球面并联机器人的工作空间分析

19

作者 荣誉 张典范 +1 位作者 董彩云 曲梦可 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第3期163-164,共2页

通过分析球面三转动副并联机构中三个分支的布局对工作空间大小及分布的影响,把一般球面并联机构的三个分支由均匀分部改为非均匀分布,提出了一种三分支非均匀分布球面并联机器人,介绍了其结构布局特点,建立了结构约束条件,绘制出了工... 通过分析球面三转动副并联机构中三个分支的布局对工作空间大小及分布的影响,把一般球面并联机构的三个分支由均匀分部改为非均匀分布,提出了一种三分支非均匀分布球面并联机器人,介绍了其结构布局特点,建立了结构约束条件,绘制出了工作空间的α截面边界图,定量分析了机构参数和工作空间大小及分布形状的关系,设计了一种三分支非均匀分布球面并联机器人样机。 展开更多

关键词 3-rrr球面并联机构 非均匀分布 工作空间

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含恰约束支链的驱动变胞机构构型综合与分析 被引量：5

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作者 胡旭宇 刘宏昭 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期383-390,共8页

不同于现有利用约束奇异和支链奇异实现的变胞并联机构,通过开启与锁死驱动副的方式,基于3-RRR球面机构(Sm),利用螺旋理论提出了一类含主动混联恰约束支链的多模式驱动变胞并联机构。针对所综合的3-SPS/SmPU驱动变胞并联机构,根据螺旋... 不同于现有利用约束奇异和支链奇异实现的变胞并联机构,通过开启与锁死驱动副的方式,基于3-RRR球面机构(Sm),利用螺旋理论提出了一类含主动混联恰约束支链的多模式驱动变胞并联机构。针对所综合的3-SPS/SmPU驱动变胞并联机构,根据螺旋理论分析机构各构态的自由度,利用机构的结构特征和几何约束关系建立其运动学模型。此种通过开启与锁死驱动副实现并联机构变胞的方法也适用于其他变胞并联机构的构型综合,其变胞方式简便易行,全构态逆运动学求解简单,且该类变胞并联机构可有效避免变胞过程中的约束奇异和支链奇异。 展开更多

关键词 驱动变胞并联机构 主动混联恰约束 3-rrr球面机构 螺旋理论

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