Delta型并联运动激光切割机床的工作空间分析

2007年1月

农业机械学报

第38卷第1期

Delta型并联运动激光切割机床的工作空间分析

王　霄　韩亚锋　林跃强　刘会霞　高传玉

　　【摘要】　提出了一种基于Delta并联机构的新型激光切割机床。建立了三自由度Delta并联机构的反解方程和工作空间求解模型,分析了各支链子工作空间的几何形状及其内部出现空洞的条件,从而将工作空间解析归结为可达工作空间外部边界与内部空洞边界求解。采用几何分析与数值迭代相结合的方法,探索了工作空间每一区域的边界,得到了机构工作空间的完整描述。整个求解过程直观、简明,计算速度快。

关键词:激光切割机床　Delta并联机构　工作空间中图分类号:TG485;TP242

文献标识码:A

WorkspaceAnalysisofaLaserCuttingMachineTool

BasedonDeltaParallelStructure

WangXiao　HanYafeng　LinYueqiang　LiuHuixia　GaoChuanyu

(JiangsuUniversity)

Abstract

AnewlasercuttingmanipulatorbasedonDeltaparallelrobotisproposed.Inverseequationsandeventheinversekinematicsmodelofthethree-degree-of-freedomDeltaparallelstructureare

established.Thegeometricshapeofeachsubchain'sworkspaceisanalyzedandhowtheinteriorholeisformedarediscussedinthetest,sotheproblemofworkspacedependsonthesolutionofoutsideboundaryandinteriorholeboundaryofworkspace.Usingthecombinedmethodbetweengeometricalgorithmandnumericaliterativealgorithm,thegeometriccontourofeachsubchain'sworkspaceistakenintoaccountandtheboundaryconditionsofalltheworkspaceregionarediscussedthoroughly.Throughaboveanalysis,thewholesolutionprocessisintuitionisticandconcise,andthecalculationspeedisevenfaster.

Keywords　Lasercuttingmanipulator,Deltaparallelstructure,Workspace

并联机构的工作空间是并联机床刀头的工作区域,它是衡量并联机床性能的重要指标

[1～2]

　　引言

并联机床又称为虚拟轴机床,是一种基于并联机构原理并结合现代机器人技术和机床技术而产生的一种新型数控机床。本文充分考虑激光切割的特点,选用Delta并联机构作为激光切割机床运动主机,在动平台上安装激光头,用光纤进行柔性传输,由YAG激光器产生的激光经光纤传输到激光头从而实现激光切割。

收稿日期:2005-09-02

王　霄　江苏大学机械工程学院　副教授,212013　镇江市韩亚锋　江苏大学机械工程学院　硕士生林跃强　江苏大学机械工程学院　硕士生刘会霞　江苏大学机械工程学院　教授。并联机

构的工作空间受到运动副转角、杆长、支链干涉、位姿耦合等因素的影响,机构的某些位形将不能实现[3]。因此工作空间的分布情况决定了动平台空间位姿,同时工作空间的求解是尺度综合的基础,研究

并联机构的工作空间具有重要意义。目前,并联机构工作空间求解的方法有几何法和代数法

[4]

[5～7]

。几

何法直观,但是无法揭示尺度参数对工作空间性能

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