一种三自由度并联解耦机构的构型与运动学分析

2008年第27卷7月第7期机械科学与技术

MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringJulyVol.272008

No.7

一种三自由度并联解耦机构的构型与运动学分析

郑建勇,李为民,史金飞,王文凯

3

1211,3

(1东南大学机械工程学院,南京　211189;2河北工业大学机械工程学院,天津　300130;

南京工业职业技术学院机械工程系,南京　210016)

郑建勇

摘　要:针对一种具有运动解耦特性的三自由度并联机构,首先介绍了平动解耦构型的基本思想,并采用了一种基于运动副的机构构型方法,对机构进行了构型分析。该机构由3个正交分布的支链组成,机构的运动副均为转动副,其动平台在X、Y、Z这3个方向平动解耦度和运动学分析,推导了机构的运动学正/反解、输入/,耦特性。最后,基于机构的运动解耦特性,4机中的应用。关　键　词:三自由度并联机构;;中图分类号:TP24212::100328728(2008)0720891205

onandKinematicsAnalysisofaThree

2of2FreedomParallelDecouplingMechanism

ZhengJianyong,LiWeimin,ShiJinfei,WangWenkai

(1DepartmentofMechanicalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing211189;

2

3

1211,3

SchoolofMechanicalEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130;

DepartmentofMechanicalEngineering,NanjingInstituteofIndustryTechnology,Nanjing210016)

Abstract:Onetypeofthreedegree2of2freedom(32DOF)translationalparalleldecouplingmechanism′sconfigurationisstudied,whichhasbeenobtainedfromthemovablepair2analysismethod.Themechanismhasthreeorthogonaldis2tributionalbranch2chains;allitsmovablepairsarerotationaljoints;anditsmovable2platformhasX,Y,Zthreetranslationaldecouplingdirections.Itsfreedomandkinematicsarealsostudiedaccordingtotheparallelmechanismcharacteristics.Thedirectandinversekinematicsaresolved,anditsinput/outputspeedandaccelerationaredeter2minedandtheyconfirmitsdecouplingmovablecharacteristics.Finally,inviewofthemechanism′smovabledecou2plingcharacteristics,themechanism′sapplicationtoanovel42DOFseries2parallelrobotprototypeispresented.Keywords:32DOFparallelmechanism;configuration;kinematics;decoupling

　　机构解耦程度越高,其运动学、动力学分析越简

单易解,可极大简化机器人的控制与轨迹规划问题。从机器人机构的工作性能考虑,追求输入与输出变

[1]

量间的解耦特性是构型综合的目标之一。因而,对解耦并联机构的研究也是并联机器人研究领域内

[2]

的一个热点。如R.Clavel提出的一种4自由度

[3]

Delta并联机器人机构;Lallemand等提出的一种6

收稿日期:20070723

基金项目:国家自然科学基金项目(50475055)资助

作者简介:郑建勇(1978-),博士,研究方向为机器人技术与应用,

IC封装设备与工艺,zjy_207@163.com

自由度22Delta并联机器人机构;W.K.Kim等的球面并联机构基础上,吴伟国等

[5]

[4]

提

出的一种3RCC并联机构;在Gosselin转动副共点

提出了一种具

[6,7][8]

有解耦特性球面并联机构;金琼和杨廷力等分基

析了一类新型三平移解耦并联机构;杭鲁滨等转动解耦并联机构;李惠良等

[9]

于拓扑解耦判定准则,构造了一种新型的三平移一

基于机构结构组成

理论,综合出了一类完全解耦的一平移两转动的3自由度并联机构。具有解耦特性的并联机器人因其易于控制与轨迹规划而深受欢迎,但对它的研究还未形成系统化的理论,没有一套实用准则来判别和

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