基于方位特征的六自由度并联机构型综合

——邓嘉鸣暋余同柱暋沈惠平等基于方位特征的六自由度并联机构型综合—

基于方位特征的六自由度并联机构型综合

邓嘉鸣暋余同柱暋沈惠平暋李云峰暋李暋菊暋杨廷力

联机构的拓扑结构,给出了综合的过程与步骤,对机构结构进行了特性分析及分类。该方法几何与物理意义明确,所用数学方法简单,适用于无过约束机构和一般过约束机构的拓扑结构设计,且机构存在的几何条件具有一般性。

关键词:方位特征集;并联机构;型综合3移动和3转动;

:/中图分类号:TH11暋暋暋暋暋暋DOI10.3969.issn.1004-132X.2012.21.002j

TeSnthesisfor6-DOFNovelParallelMechanismsBasedonPOCSetMethodypy

Deniamin暋YuTonzhu暋ShenHuiin暋LiYunfen暋LiJu暋YaninligJggpgggTg

,,,ChanzhouUniversitChanzhouJiansu213016gygg

:,AbstractUsinooloicalstructuresnthesismethodbasedonthePOCset10kindsof3-gtpgy

translationaland3-rotationparallelmechanismsweresnthesizedandthesnthesisprocedureswereyy

,iven.Thentheseparallelmechanismswereclassifiedbasedonthestructurecharacteristics.Thisg

methodiseasormathematicaloerationandthegeometricalmeaninndthephsicalmeaninreyfpgayga

,clearwhichmaealicableforbothtooloicalstructuresnthesisofnon-over-constrainedandybpppgyenerallver-constrainedmechanisms.Andtheexistencegeometricconditionofmechanismssngyoy灢thesizedbhismethodhavegeneralit.yty

:(;KeordsositionandorientationcharacteristicPOC)setarallelmechanism;3-translationalppyw

;and3-rotationtesnthesisypy

摘要:应用基于方位特征集的机构拓扑结构设计理论与方法,综合了10余种低耦合度六自由度并

常州大学,常州,213016

0暋引言

,种为笔者综合出的新机型)并进行了结构分类。

并联机构、并联机器人和并联机床的研究始于

1965年发明的六自由度Stward-Goh并联机构g

(,。随后,基于6arallelkinematicmachinePKM)p

、娱乐平-SPS6-SPU及其改进型的并联机床、台、六维传感器等相继出现。相比于2~5个自由度的P六自由度的P仅有6-KM,KM机型较少,

[]

1暋基于POC集的并联机构型综合的一般

过程

暋暋基于POC集的并联机构型综合理论与方法

],详见文献[为节约篇幅,这里仅给出主要步骤。4。出运动类型及数目)方程为

步骤1暋确定所期望并联机构的P输OC集(步骤2暋支路结构综合。串联机构方位特征

MS=暼MJ=暼MS

ij

i=1m

飊2

、。SPS6-SPU、6-SSR、6-SSP等五种1

六自由度并联机构在要求姿态灵活、承载大、

刚度高的场合是必须的,因此,解耦性好(全解耦、和部分解耦)易控制、易得正解解析解、工作空间大且不易干涉、制造装配容易的优良六自由度一直是并联机构研究领域中长PKM机型设计,

期未能得到很好解决的难题之一。无疑,PKM(、支链类型、组合方式)支链在动静平台间的拓扑

]3

。设计和驱动副的选取[

为第j个子简单支路POC集;m为运动副的数目;MS

j(,simleoenchainSOC)的POC集。pp

式中,为第i个运动副的MS为末端构件的POC集;MJ

i

()1

的整体优良性能取决于其组成支链的拓扑设计

)进行串联机构结构综合。据式(1组合方案。

步骤3暋枚举所有可能满足POC集的支路步骤4暋确定支路在两平台间装配的几何条

MPa=暽Mb

j

j=1v1+

,的机构型综合方法,综tationcharacteristicPOC)

合了1其中60余种低耦合度六自由度并联机构(

收稿日期:2012—06—14

);基金项目:国家自然科学基金资助项目(江苏省重大51075045)科技支撑与自主创新项目(BE2010074,BE2010061

本文应用基于方位特征(ositionandorienp灢

件。并联机构方位特征方程为

SOC支路末端构件的POC集;v为独立回路的数目。

式中,MPOC集;Mb为第j条a为并联机构动平台的P

j

()2

)确定支路在两平台之间装配的几何据式(2

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