正交结构6-PP^＋S并联机构的工作空间分析

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1、第42卷第6期天津大学学报V_01．42NO．62009年6月JournalofTianjinUniversityJun．2009正交结构6-PP+S并联机构的工作空间分析李庆兴，刘淑英，范顺成，张建军(河北工业大学机械工程学院，天津300130)摘要：为简化机构运动学模型，提出了一种正交结构6一PPS并联机构，利用封闭矢量法建立了运动学方程．基于机构运动学方程和运动副的结构约束，给出了基于运动学模型的动平台工作空间约束模型，求出了工作空间的形状，研究了动平台在给定机构参数下不同姿态的工作空间，并进一步考察了机构参数的变化对工作空间的影响．这些对正交结构6．PP十s并联机

2、构的应用具有指导意义．关键词：正交结构；6一PP+s；并联机构；工作空间；约束模型中图分类号：TH112文献标志码：A文章编号：04932137(2009)06—0560—06WorkspaceAnalysisfor6一PPSParallelMechanismwithPerpendicularStructureLIQing—xing，LIUShu—ying，FANShun—cheng，ZHANGJian-jun(SchoolofMechanicalEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China)Abs

3、tract：Tosimplifythemechanismkinematicsmode1．atypeof6-PPSparallelmechanismwithperpendicularstructureswasproposedandthekinematicsequationswerebuiltwiththemethodofclosedvectors．Basedonthekinematicsequationsandtheconstraintofjointsstructures，theconstraintmodelofitsmobileplatformworkspacewasgi

4、venandtheshapeoftheworkspacewasobtained．Thentheworkspaceindifferentorientationswasderivedwiththegivenmechanismparameters．Howthechangeofmechanismparametersinfluencestheworkspacewasfurtherstudied．Theresearchcanbeusedfortheapplicationofthe6-PPSparallelmechanism．Keywords：perpendicularstructur

5、e；6-PPS；parallelmechanism；workspace；constraintmodel并联机构的_[作空问是末端动平台的工作区域，利用网弧相交的方法确定了6自由度并联机构在姿它是评价并联机构运动性能的重要指标，工作空间分态同定时的工作空间，并给出了工作空间的三维表析涉及在已知尺度参数等条件下，机构不出现奇异位示，这种方法以求工作空间的边界为目的，并且可以形及构件之间不发生相互干涉时，确定动平台的可达计算丁作空问的体积大小，所以这种方法在一定程度位姿l一刚．上是一种典型的有效方法．Merlet¨】采用类似的方如何确定末端动平台的T作空间，长期以来许多法研究了

6、平面并联机构的各种工作空间．Tsai等Ll2J通学者进行了大量研究．并联机构工作空间的解析求过确定工作边界的各分块区域的方程，研究了一种6解是一个非常复杂的问题，它在很大程度上依赖于机自由度并联机构的工作空间．构位置解的结果．Kumar等【7】于20世纪80年代初在为简化机构运动学模型，笔者提出一种新型正交这方面做了基础性的工作，提出了搜索工作空问边界结构6．PP_S并联机构，利用封闭矢量法进行运动学的理论和算法．Gupta等[]进一步发展TRoth【9J的研分析，并考虑运动副结构约束，确定机构工作空间的究，解决了基于工作空间的机构设计方法．GosselinlluJ约束模

7、型，研究动平台在给定机构参数下不同姿态的收稿日期：2008．11—03；修回日期：2009．01．22．基金项目：天津市自然科学基金资助项日(08JCYBJC032001；河北省自然科学基金资助项目(E2008000092)作者简介：李庆兴(1961一)，男，博士研究生，高级丁程师，liqingxing@sohu．com通讯作者：范顺成，fan@hebut．educn．2009年6月李庆兴等：正交结构6-PPS并联机构的工作空间分析工作空间，考察机构参数的变化对工作空问的影响中心位置，三向坐标轴分别与正交分布的运动支链方向一致