并联机构多重拓扑降耦的优化原理与一般方法

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作者 李菊 郭跃 +2 位作者 沈惠平 孟庆梅 顾晓阳 《中国机械工程》 北大核心 2025年第8期1700-1712,共13页

现有的并联机构型综合方法都仅以基本功能(DOF、POC)为设计目标,综合出的并联机构的耦合度一般较高(k≥2),致使其运动学正解求解及其后续研究(运动学、动平衡及动力学分析等)较复杂,影响了并联机构在制造业中的应用。提出了以降低机构... 现有的并联机构型综合方法都仅以基本功能(DOF、POC)为设计目标,综合出的并联机构的耦合度一般较高(k≥2),致使其运动学正解求解及其后续研究(运动学、动平衡及动力学分析等)较复杂,影响了并联机构在制造业中的应用。提出了以降低机构耦合度为目标的并联机构多重拓扑降耦优化原理与方法。首先以6-DOF三平移三转动6-6R无约束并联机构(耦合度k=4)为例,详细阐述并联机构多重拓扑降耦优化方法及其应用,并依次逐渐优化得到耦合度k=3,2,1,0的6-DOF 3T3R无约束并联机构;然后阐述了典型6-DOF Stewart-Gough平台并联机构的多重拓扑降耦优化过程,并得到相应的拓扑优化构型,便于进行这些机构的运动学/动力学建模与性能求解与分析。研究结果为其他多回路复杂并联机构的拓扑降耦优化提供了启示和方向。 展开更多

关键词 并联机构 拓扑 耦合度 降耦优化

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一种过约束并联机构受力的数值仿真分析方法 被引量：9

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作者 赵永生 刘文兰 +2 位作者 许允斗 姚建涛 金林茹 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1576-1583,共8页

鉴于目前对过约束并联机构进行受力仿真分析的研究非常少,提出了一种对该类机构受力的数值仿真分析方法。将机构的动平台、定平台及所有运动副视作刚体,将易产生空间复合弹性变形的分支杆视为柔性体,用虚拟关节代替外形复杂的运动副模型... 鉴于目前对过约束并联机构进行受力仿真分析的研究非常少,提出了一种对该类机构受力的数值仿真分析方法。将机构的动平台、定平台及所有运动副视作刚体,将易产生空间复合弹性变形的分支杆视为柔性体,用虚拟关节代替外形复杂的运动副模型,结合三维建模软件、ANSYS软件及ADAMS软件建立与理论模型完全一致的刚柔混合模型;仅改变驱动量使机构运动到指定位形,便能实现对机构在任意位形下的受力分析,避免了对机构的不同位形重建模型。采用该方法对三种类型的过约束并联机构进行了受力分析,分析结果验证了该方法的正确性,同时也表明该方法具有一定的通用性,且无需复杂的理论计算,便能获得过约束并联机构在任意位形下的驱动力和各关节约束反力大小,为此类机构的受力分析提供了便捷途径。 展开更多

关键词 过约束并联机构 数值仿真 受力分析 刚柔混合模型

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2RPU-UPR并联机构在天线支撑中的应用 被引量：11

3

作者 许允斗 仝少帅 +3 位作者 王贝 鞠忠金 姚建涛 赵永生 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期1748-1755,共8页

为了解决现有天线支撑机构不能同时满足高承载能力与大工作空间的要求,采用并联机构2RPU-UPR作为天线支撑机构,并对机构进行设计与实验。分析了并联机构2RPU-UPR的受力特征并建立了静力平衡方程。提出了最大承载能力与驱动分支运动范围... 为了解决现有天线支撑机构不能同时满足高承载能力与大工作空间的要求,采用并联机构2RPU-UPR作为天线支撑机构,并对机构进行设计与实验。分析了并联机构2RPU-UPR的受力特征并建立了静力平衡方程。提出了最大承载能力与驱动分支运动范围两个优化指标,采用统一目标函数法建立两个指标的综合评价函数,对支撑机构关键尺度进行了优化设计,得到了一组机构性能优异的结构尺寸;研制了天线支撑机构实验样机,并进行了实验,实验结果表明:提出的天线支撑机构不仅能够承受大载荷,而且能满足横摇±90°、纵摇±90°的大工作空间需求,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 天线支撑机构 并联机构 尺度优化 结构设计

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2RPU/UPR+RP五自由度混联机器人静刚度分析 被引量：17

4

作者 张东胜 许允斗 +1 位作者 姚建涛 赵永生 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期712-719,共8页

为快速建立基于三自由度并联机构2RPU/UPR构造出的五自由度混联机器人的解析刚度模型,首先对混联机器人的结构进行了描述;然后基于串联和并联结构独立求解思想,建立了混联机器人的位置反解模型;再对混联机器人的结构进行简化处理,分别... 为快速建立基于三自由度并联机构2RPU/UPR构造出的五自由度混联机器人的解析刚度模型,首先对混联机器人的结构进行了描述;然后基于串联和并联结构独立求解思想,建立了混联机器人的位置反解模型;再对混联机器人的结构进行简化处理,分别求解并联部分与串联部分两子系统的静刚度模型,从构造系统的力旋量系和弹性变形协调条件入手,简单且快速地建立了混联机器人的整体刚度模型;最后构造混联机器人的等效三维模型,运用有限元和MATLAB软件,对典型位姿下混联机器人受外力/力矩产生的微位移进行仿真验证,并给出了整机静刚度在任务空间中随位形变化分布图。通过仿真与理论计算的对比分析,验证了该混联机器人理论刚度模型的正确性。 展开更多

关键词 混联机器人 并联机构 刚度模型 自由度

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一种可重构、部分运动解耦的空间n维平移1维转动并联机构的拓扑及其运动学设计 被引量：10

5

作者 沈惠平 赵迎春 +2 位作者 许可 张震 杨廷力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期413-422,共10页

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出了一种动平台可重构的三自由度并联机构RPa3R-R+RSS。对该机构的运动输出特性进行分析,表明该机构动平台能产生空间n维平移1维转动(nT1R,n=2,3)的输出运动且具有部分运动解... 根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出了一种动平台可重构的三自由度并联机构RPa3R-R+RSS。对该机构的运动输出特性进行分析,表明该机构动平台能产生空间n维平移1维转动(nT1R,n=2,3)的输出运动且具有部分运动解耦性,通过动平台的重构可赋予动平台的转动绕3个特定转动轴x、y、z输出;计算了机构的自由度和耦合度;基于序单开链的运动学建模原理,建立了该机构动平台绕任意转动轴输出构型下的通用运动学模型;对动平台绕z轴转动输出构型下的运动学进行了分析,包括位置正反解、工作空间形状与大小、动平台转动能力、机构的奇异位形条件,以及机构的速度和加速度计算与仿真分析。 展开更多

关键词 并联机构 可重构 运动学分析 寄生运动 工作空间 奇异位形

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一种零耦合度三平移并联机构的设计及运动学 被引量：9

6

作者 沈惠平 吴成琦 +2 位作者 许可 赵迎春 杨廷力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期658-664,671,共8页

根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计出一种零耦合度且运动解耦的非对称三平移输出的并联机构(RP_a‖3R)2R+RP_a,分析了该并联机构的方位特征、自由度、耦合度κ等主要拓扑特性。由于该机构耦合度κ=0,因此直接导出... 根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计出一种零耦合度且运动解耦的非对称三平移输出的并联机构(RP_a‖3R)2R+RP_a,分析了该并联机构的方位特征、自由度、耦合度κ等主要拓扑特性。由于该机构耦合度κ=0,因此直接导出其解析式位置正解。通过位置反解,分析计算了机构的工作空间及奇异性特性。由Jacobian矩阵导出了机构动平台质心的速度与加速度计算公式,并给出了其仿真曲线。 展开更多

关键词 并联机构 运动学 耦合度 工作空间 奇异性

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一种单自由度3T1R并联机构的拓扑设计及其运动学 被引量：15

7

作者 沈惠平 吕蒙 +1 位作者 朱小蓉 李云峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期961-968,共8页

根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和拓扑降耦设计方法,设计了一种新的少输入-多输出(Fi-Mo)型单自由度三平移一转动(3T1R)输出的并联机构,对其拓扑特性进行了分析,给出了该机构的方位特征集、自由度及耦合度κ;根据基于序单... 根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和拓扑降耦设计方法,设计了一种新的少输入-多输出(Fi-Mo)型单自由度三平移一转动(3T1R)输出的并联机构,对其拓扑特性进行了分析,给出了该机构的方位特征集、自由度及耦合度κ;根据基于序单开链的运动学建模原理,给出了该机构的位置正解求解方法及其数值解;同时导出了其位置反解求解公式及机构的速度与加速度公式,并进行了速度与加速度的仿真。最后给出了该机构可用作并联振动筛的3D虚拟样机设计。研究结果为该类单自由度3T1R型并联振动筛机构的尺寸优化设计、样机研制打下了基础。 展开更多

关键词 并联机构 少输入-多输出 拓扑设计 运动学

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6-UPRRUS折叠式并联机构及其动力学模型 被引量：6

8

作者 耿明超 赵铁石 +1 位作者 赵飞 潘秋月 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期456-463,共8页

提出一种6-UPRRUS折叠式六自由度并联机构来实时调整卫星相机的位姿以保证相机的成像质量。机构由6个分支组成,每个分支中包含一个由UPR和UR组成的五杆闭环子链,驱动副为移动副。对机构的结构特点进行了分析,以此为基础分析了该机构的... 提出一种6-UPRRUS折叠式六自由度并联机构来实时调整卫星相机的位姿以保证相机的成像质量。机构由6个分支组成,每个分支中包含一个由UPR和UR组成的五杆闭环子链,驱动副为移动副。对机构的结构特点进行了分析,以此为基础分析了该机构的自由度,得到了机构运动学反解。利用旋量速度、加速度及闭环子链的运动特性求解广义关节的速度、加速度,建立机构分支中各个杆件的运动学模型。基于虚功原理和机构的运动学模型,利用旋量表示的牛顿-欧拉公式建立该机构的动力学模型。分析了折叠机构的关键结构参数对机构的运动学、动力学性能的影响,采用动力学仿真软件验证了理论模型,为机构在空间相机的位姿调整、跟踪中的应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 卫星相机 调姿 折叠 并联机构 动力学

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冗余驱动过约束并联机构受力分析 被引量：5

9

作者 郭金伟 许允斗 +2 位作者 刘文兰 姚建涛 赵永生 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2018年第3期199-205,共7页

含有驱动冗余的过约束并联机构具有承载能力大、各向同性良好等特点,但其同时含有主动过约束和被动过约束,受力分析相当复杂。本文以4-PRRR冗余驱动过约束并联机构为对象对该类机构受力的超静定问题进行研究。首先针对主动过约束问题,... 含有驱动冗余的过约束并联机构具有承载能力大、各向同性良好等特点,但其同时含有主动过约束和被动过约束,受力分析相当复杂。本文以4-PRRR冗余驱动过约束并联机构为对象对该类机构受力的超静定问题进行研究。首先针对主动过约束问题,基于特定的优化目标求解出各驱动力大小。然后针对被动过约束问题,建立各分支过约束力螺旋系的刚度矩阵和机构整体刚度矩阵,分析驱动力在过约束力螺旋系轴线方向产生的耦合变形,采用加权广义逆方法求解得到过约束力螺旋系幅值。联合Solid Works、ANSYS和ADAMS软件建立机构的刚柔混合模型并进行受力仿真分析,仿真结果与理论值基本一致,验证了理论分析结果的合理性。 展开更多

关键词 冗余驱动 被动过约束 并联机构 驱动力分配 过约束力螺旋 耦合

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一种无汇交轴线对称三转动并联机构的运动分析 被引量：5

10

作者 陈子明 黄坤 +2 位作者 张扬 丁华锋 黄真 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1215-1222,共8页

传统的三自由度转动并联机构(又称球面并联机构)一般都有一个转动中心,且这个中心点往往是分支间多个运动副轴线的汇交点,这种严格的几何条件给机构的加工制造带来很大的难度,制约了这类机构的应用。针对此,提出了一种无汇交轴线的对称... 传统的三自由度转动并联机构(又称球面并联机构)一般都有一个转动中心,且这个中心点往往是分支间多个运动副轴线的汇交点,这种严格的几何条件给机构的加工制造带来很大的难度,制约了这类机构的应用。针对此,提出了一种无汇交轴线的对称三转动并联机构,其三个分支对称布置,分支内及分支间均无汇交轴线。对机构进行了位置反解,得到了机构四种对称的装配构型;从分支运动奇异、平台约束奇异和驱动奇异三个方面对机构进行了奇异分析;最后给定了一组尺寸参数,采用数值搜索的方法得到了机构的姿态工作空间。通过结果可以看出,该机构可以实现三维转动,具有较大的姿态工作空间,而且制造装配相对容易,具有很好的应用前景。 展开更多

关键词 三自由度转动 并联机构 汇交轴线 奇异 姿态工作空间

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约束支链或无约束支链对并联机构运动学与刚度性能的影响--以两个部分运动解耦的新型三平移并联机构的设计、分析及其优选为例 被引量：3

11

作者 沈惠平 李霞 +3 位作者 李菊 李涛 孟庆梅 吴广磊 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期1533-1549,共17页

设计了两个零耦合度且部分运动解耦的两支链新型三平移并联机构,它们含有的相同支链Ⅰ为混合支链,而支链Ⅱ分别为约束支链和无约束支链。分析了两个机构的主要拓扑特性,并给出其拓扑解析式;对两个机构的位置正反解、奇异性、动平台的速... 设计了两个零耦合度且部分运动解耦的两支链新型三平移并联机构,它们含有的相同支链Ⅰ为混合支链,而支链Ⅱ分别为约束支链和无约束支链。分析了两个机构的主要拓扑特性,并给出其拓扑解析式;对两个机构的位置正反解、奇异性、动平台的速度与加速度以及工作空间依次求解;进行了刚度计算与分析。最后,比较分析两个机构的运动学与刚度性能,结果表明含约束支链的机构1具有工作空间较大、刚度性能好等优势,为优选机型;给出了机构1用于工件物料在货车与堆场或仓库之间的分拣及转送应用场景的概念设计。 展开更多

关键词 并联机构 拓扑设计 运动学 工作空间 奇异性 刚度

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基于并联机构的大洋采矿补偿平台构型设计分析 被引量：4

12

作者 郑相周 宾鸿赞 罗友高 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第18期1565-1567,1583,共4页

船舶广义升沉(升沉、横摇、纵摇)运动补偿平台是大洋采矿系统的重要组成部分。按照大洋采矿补偿系统的要求,采用单位四元数变换方法,提出了一种新型的基于并联机构的补偿平台。针对白两个3—UPU构成的串并联混合并联机构,进行了工程可... 船舶广义升沉(升沉、横摇、纵摇)运动补偿平台是大洋采矿系统的重要组成部分。按照大洋采矿补偿系统的要求,采用单位四元数变换方法,提出了一种新型的基于并联机构的补偿平台。针对白两个3—UPU构成的串并联混合并联机构,进行了工程可行性分析,指出了在确定的广义升沉运动参数下,影响并联机构尺寸规格的主要参数,提出了油缸行程和最小连杆长度的极限相贯线概念的优化原理,并进行了实例计算。 展开更多

关键词 大洋采矿系统 广义升沉运动 并联机构 3-UPU 串并联混合机构

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平面2T1R并联机构无过约束构型设计 被引量：4

13

作者 黄勇刚 黄茂林 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期481-486,共6页

基于螺旋理论和集合论原理,根据动平台所受约束与支链约束之间的关系,分析平面2T1R并联机构无过约束构型条件,得到了6种3支链结构的约束配置方式。根据支链约束要求,采用转动副和移动副设计具体的支链结构,并按不同支链间约束配置方式... 基于螺旋理论和集合论原理,根据动平台所受约束与支链约束之间的关系,分析平面2T1R并联机构无过约束构型条件,得到了6种3支链结构的约束配置方式。根据支链约束要求,采用转动副和移动副设计具体的支链结构,并按不同支链间约束配置方式确定各支链运动副轴线的几何布置,综合出了一类新的完全对称结构和非完全对称结构无过约束平面2T1R并联机构。 展开更多

关键词 螺旋 平面2TIR并联机构 无过约束构型 构型设计

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运动解耦和低耦合度选择顺应性装配机器手臂并联机构的设计及其运动分析 被引量：2

14

作者 沈惠平 许可 杨廷力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期883-892,共10页

根据基于方位特征集方程的并联机构拓扑结构设计理论,设计出一种运动解耦、低耦合度(κ=1)且具有较大转角的新型选择顺应性装配机器手臂并联机构(RPa3R)2R-2RSS,并对该机构进行拓扑特性分析。基于序单开链运动学建模原理,给出了该机构... 根据基于方位特征集方程的并联机构拓扑结构设计理论,设计出一种运动解耦、低耦合度(κ=1)且具有较大转角的新型选择顺应性装配机器手臂并联机构(RPa3R)2R-2RSS,并对该机构进行拓扑特性分析。基于序单开链运动学建模原理,给出了该机构位置正解封闭解的代数法,同时导出机构位置反解,验证了位置正解的正确性。基于位置反解,对该机构的工作空间、转动能力和奇异性进行了分析。 展开更多

关键词 并联机构 运动解耦 耦合度 工作空间 奇异性分析

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一种三自由度弱耦合并联机构运动学分析 被引量：3

15

作者 谢俊 左飞飞 +1 位作者 杨启志 李玉萍 《机床与液压》 北大核心 2022年第1期36-43,共8页

提出一种PRR+2-PRRU型两平移一转动并联机构,并研究其运动学特性。根据方位特征集理论分析并联机构的POC集、自由度和耦合度等机构拓扑特性;该机构耦合度为1,其构型为弱耦合设计。运用解析法进行位置分析,并通过MATLAB验证位置求解的正... 提出一种PRR+2-PRRU型两平移一转动并联机构,并研究其运动学特性。根据方位特征集理论分析并联机构的POC集、自由度和耦合度等机构拓扑特性;该机构耦合度为1,其构型为弱耦合设计。运用解析法进行位置分析,并通过MATLAB验证位置求解的正确性。在位置分析的基础上,分析了机构工作空间,并求解机构运动Jacobian矩阵。基于Jacobian矩阵评价机构输入-输出控制方式的解耦特性;该机构平动输入Y与平动输出x间存在耦合,3种输入-输出控制方式解耦。通过运动Jacobian矩阵计算机构速度与加速度,并使用ADAMS分析机构动平台的输出运动规律。 展开更多

关键词 并联机构 三自由度 弱耦合 解耦 运动学

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平面并联机构的自适应控制方法研究 被引量：1

16

作者 敖银辉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期835-838,共4页

针对并联机构的动力学模型有很强的非线性,模型参数不易获得,基于运动学的控制或PID闭环控制方法适应性差、精度低的不足,提出了一种以计算力矩结构为基础的改进的自适应控制方法,利用驱动铰的理想值进行逆动力学计算,在驱动空间上计算... 针对并联机构的动力学模型有很强的非线性,模型参数不易获得,基于运动学的控制或PID闭环控制方法适应性差、精度低的不足,提出了一种以计算力矩结构为基础的改进的自适应控制方法,利用驱动铰的理想值进行逆动力学计算,在驱动空间上计算反馈力矩。在分析一个平面冗余链并联机构的动力学模型后,给出了几种算法的对比实验结果,实验结果表明,所提出方法能获得更小的跟踪误差,具有更好的适应性。 展开更多

关键词 并联机构 冗余驱动 动力学模型 自适应控制

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新型完全各向同性3T并联机构及其特性分析 被引量：5

17

作者 曹浩峰 曹毅 +1 位作者 秦友蕾 丁锐 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1377-1381,1403,共6页

针对并联机构耦合带来运动学分析与控制困难的问题,提出了一种新型完全各向同性的三维移动并联机构,该并联机构动平台和静平台之间由3条支链连接,3条支链的第一个移动副在空间中呈正交分布,使得该机构的动平台具有3个移动自由度,且输入... 针对并联机构耦合带来运动学分析与控制困难的问题,提出了一种新型完全各向同性的三维移动并联机构,该并联机构动平台和静平台之间由3条支链连接,3条支链的第一个移动副在空间中呈正交分布,使得该机构的动平台具有3个移动自由度,且输入输出一一对应。这种机构最突出的优点是运动副简单,三维移动解耦,运动学分析简单,便于该机构运动控制设计。采用螺旋理论分析了该机构的自由度及性质,确定了机构的主动副,给出了机构的位置和速度正反解,分析了机构工作空间及运动性能。根据机构输入输出关系,求得机构雅可比矩阵,验证了机构具有完全各向同性。研究结果对该机构的进一步应用具有理论指导意义。 展开更多

关键词 并联机构 运动学 工作空间 各向同性

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一种位置正解符号化且运动部分解耦的新型2T1R并联机构动力学分析 被引量：6

18

作者 杜中秋 沈惠平 +2 位作者 李菊 李涛 吴广磊 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第8期1231-1239,共9页

三自由度并联机构具有结构简单、造价低、运动控制方便,以及刚度高、承载能力大等特点,目前在工业生产等设备中得到了广泛应用,而其中具有移动和转动混合运动的2T1R并联机构具有更高的研究价值。为了研发和推广2T1R并联机构,提出了一种... 三自由度并联机构具有结构简单、造价低、运动控制方便,以及刚度高、承载能力大等特点,目前在工业生产等设备中得到了广泛应用,而其中具有移动和转动混合运动的2T1R并联机构具有更高的研究价值。为了研发和推广2T1R并联机构,提出了一种零耦合度且运动部分解耦的空间2T1R并联机构。首先,对该机构的位置正反解进行了分析,并求解了各构件速度与输入速度之间的关系矩阵;然后,运用基于虚功原理的序单开链法,按照机构拓扑结构分解的顺序,分别建立了各子运动链(SKC)的动力学模型,从而得到了整个机构的逆向动力学模型;最后,对建立的动力学模型进行了算例研究,得到了机构的驱动力和2个SKC连接处的支反力,并将其与基于ADAMS的虚拟仿真结果进行了对比。研究结果表明:该2T1R并联机构具有部分运动解耦的优点,且通过仿真对比验证了所建立的逆向动力学模型的有效性和正确性,可为其结构设计和样机研制奠定基础。 展开更多

关键词 并联机构 方位特征方程 逆向动力学 虚功原理 机构动力学建模 运动学建模

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运动解耦且正解符号化的8R两平移空间并联机构的设计与性能分析 被引量：2

19

作者 杜中秋 沈惠平 +2 位作者 孟庆梅 李涛 杨廷力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1425-1435,共11页

提出了机构1、机构2两个新型8R两平移空间并联机构,并对两个并联机构自由度进行了分析计算;推导出了两个机构的符号式位置正解和反解,并基于符号正解对两个机构的工作空间进行了分析;对这两个机构分别进行了刚度建模与动力学建模,分析... 提出了机构1、机构2两个新型8R两平移空间并联机构,并对两个并联机构自由度进行了分析计算;推导出了两个机构的符号式位置正解和反解,并基于符号正解对两个机构的工作空间进行了分析;对这两个机构分别进行了刚度建模与动力学建模,分析了两个机构的刚度性能,并求得相同负载下两个机构的驱动力矩;最后对两个机构进行运动学、刚度和动力学性能对比,结果表明机构2为优选机型。 展开更多

关键词 并联机构 方位特征方程 运动学 刚度 逆动力学

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1T1R并联机构拓扑设计及其运动学、动力学分析 被引量：3

20

作者 华耀 沈惠平 +3 位作者 李菊 李涛 陈炳伟 邓嘉鸣 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第10期1424-1432,共9页

为了研发和推广应用一平移一转动(1T1R)并联机构(PM),提出了一种新型1T1R并联机构,并对该并联机构进行了运动学和动力学性能分析。首先,根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,设计出了一种具有符号式位置正解,且运动... 为了研发和推广应用一平移一转动(1T1R)并联机构(PM),提出了一种新型1T1R并联机构,并对该并联机构进行了运动学和动力学性能分析。首先,根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,设计出了一种具有符号式位置正解,且运动解耦的两自由度一平移一转动并联机构,并对该机构进行了拓扑分析,计算出了其方位特征(POC)、自由度、耦合度等拓扑特征;然后,根据基于拓扑特征的运动学建模方法,求解了机构的符号式位置正反解;基于雅可比矩阵分析了机构的奇异性,基于位置正解公式计算分析了机构的工作空间;最后,采用基于虚功原理的序单开链法,对该机构进行了动力学建模,求解了该机构的驱动力矩和两个SKC连接处运动副的支反力。研究结果表明:相比基于反解计算工作空间,基于位置正解计算工作空间的效率可提高30.7%;对该机构进行运动学和动力学研究,可以为其结构设计及样机研制奠定基础。 展开更多

关键词 1T1R并联机构 方位特征 自由度 机构工作空间 机构奇异性 序单开链法 运动学分析

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