3自由度恰约束支链并联机构的静刚度分析

3自由度恰约束支链并联机构主要由动平台、静平台、3条无约束UPS主动支链和中间恰约束PU支链组成。采用螺旋理论求得驱动子雅克比矩阵和约束子雅克比矩阵,最终得到完整雅克比矩阵。通过虚功原理建立3自由度恰约束支链并联机构静刚度解析模型,采用刚度矩阵法通过MATLAB运动算例仿真得到整个工作空间范围内静刚度分布规律。结果表明:中间恰约束支链PU对全局刚度影响明显。

含有恰约束分支的无耦合两转动并联机构型综合

为提高解耦并联机构的刚度和承载能力,基于分支驱动力螺旋理论提出一种含有恰约束分支的无耦合两转动并联机构型综合系统方法。分析了无耦合两转动并联机构的运动解耦性与分支驱动力之间的关系,确定了分支驱动力螺旋的作用形式;研究了机构输入输出运动之间的映射关系,根据机构雅可比矩阵为对角阵的特点,确定了主动分支的驱动力螺旋和主动运动螺旋的具体形式,给出了非主动运动螺旋的确定方法,完成了主动分支的构型综合。最后实现了含有恰约束分支无耦合两转动并联机构的型综合,得到多种新机型。

含恰约束支链的驱动变胞机构构型综合与分析

不同于现有利用约束奇异和支链奇异实现的变胞并联机构,通过开启与锁死驱动副的方式,基于3-RRR球面机构(Sm),利用螺旋理论提出了一类含主动混联恰约束支链的多模式驱动变胞并联机构。针对所综合的3-SPS/SmPU驱动变胞并联机构,根据螺旋理论分析机构各构态的自由度,利用机构的结构特征和几何约束关系建立其运动学模型。此种通过开启与锁死驱动副实现并联机构变胞的方法也适用于其他变胞并联机构的构型综合,其变胞方式简便易行,全构态逆运动学求解简单,且该类变胞并联机构可有效避免变胞过程中的约束奇异和支链奇异。

3-UPS/UR并联机构运动学分析

针对传统带有球副恰约束并联机构工作空间较小的问题,提出一种3-UPS/UR并联机构构型。通过螺旋理论对该机构自由度进行计算并分析。建立此并联机构的杆长约束方程,通过Matlab求解并联机构位姿反解;通过遗传算法,求解并联机构位姿正解。采用影响系数法,对驱动机构部分进行运动分析。通过搜索法对3-UPS/UR并联机构工作空间求解及对比分析。通过Adams仿真,得到平台位姿及速度参数,对比理论数值计算结果与仿真结果,验证并联机构约束方程正确性,并为机构的控制提供理论依据。

一种新型2-CPR/RRR平面移动并联机构的设计与分析

为了解决并联机构因结构耦合产生的强运动耦合性等问题,设计了一种含有恰约束运动链的新型2-CPR/RRR平面移动并联机构。基于螺旋理论研究了机构的自由度和输出特性,利用机构的几何关系建立了其位置矢量方程,推导出了不同形式主动输入情况下机构的运动数学模型;使用了Admas和Matlab分别对机构进行了运动学仿真,验证了理论分析的正确性;最后给出了该机构的一种3D打印机应用实例。研究结果表明:当以圆柱副的角位移作为主动输入时,速度雅可比矩阵为对角阵,因此机构具有无耦合运动特性;当以圆柱副的线性位移作为主动输入时,速度雅可比矩阵为单位阵,故机构具有完全各向同性的运动学特性。