基于螺旋理论的Delta并联机器人自由度分析

螺旋理论以其几何概念清楚,物理意义明确,表达形式简单等优势,常被用于分析机构的自由度。按照传统的G-K(Grubler-Kutzbach)公式,能较容易地计算出串联机构的自由度,而对于一些特殊机构,尤其是含有闭环子链的复杂并联机构,往往无法便捷、正确地求解其自由度。为解决以上问题,以一种拓扑结构为[3-R(4S)&1-RUPU]+R型的Delta并联机器人为研究对象,对其4S闭环子链进行了等效运动副螺旋系的求解,并判别了机构的局部自由度以及公共约束;利用修正的G-K公式,分别对原机构和等效后的机构进行了自由度的验证。结果表明:两种情形下的自由度数均为4,且自由度的性质为3平移1旋转,与实际设计相符。