新型3-CRPu純平動并聯(lián)機器人設計及分析.pdf

1、少自由度并聯(lián)機器人不僅具有6自由度機器人的大多數(shù)優(yōu)點，如剛度大、精度高、承載能力強、運動慣性較小、響應速度快，而且具有結構簡單、運動學解簡單、制造成本低、控制較為容易等特點，因此少自由度并聯(lián)機構已成為機構學和機器人領域關注的焦點，而3自由度移動并聯(lián)機構又是受到關注較多的一類。
　　本文提出一種新型3-CRPu純平動并聯(lián)機器人機構。該機構由定平臺，動平臺以及連接定平臺和動平臺的三條完全相同的分支運動支鏈組成；每條分支運動支鏈均由一個

2、圓柱副、一個轉動副和一個平行四邊形結構組成，其中平行四邊形結構由兩個轉動副和兩個球副構成；同一分支運動支鏈中的圓柱副和轉動副軸線相互平行。
　　基于螺旋理論分析了3-CRPu并聯(lián)機器人的自由度；分別以機構中3個圓柱副的轉動自由度和移動自由度作為主動輸入，推導出兩種輸入方式下機構的位置、速度、加速度的正、逆解；討論了機構的工作空間、奇異性和靈巧性。值得注意的是，當主動輸入為移動自由度時，機構速度雅可比矩陣為3×3階單位陣，在整個工作

3、空間內其條件數(shù)恒等于1，故機構沿各個方向具有相同的運動和力學性能，即此種輸入下機構為完全各向同性并聯(lián)機構。依據(jù)分析結果可知，選取三個圓柱副的移動自由度作為主動輸入較為合適。另外，基于給定工作空間對3-CRPu并聯(lián)機器人機構進行了尺度綜合。
　　本文應用基于 Pro/E軟件的自頂向下設計方法和廣義模塊化設計方法，建立3-CRPu純平動并聯(lián)機器人虛擬樣機模型。基于虛擬樣機對并聯(lián)機器人機構進行正、逆運動學仿真分析，驗證了理論推導的正確性