支链驱动理论的并联机构型综合

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1、2011年11月农业机械学报第42卷第11期*基于支链驱动理论的解耦球面转动并联机构型综合12张帆张丹(1．上海工程技术大学机械工程学院，上海201620;2．安大略理工大学工程与应用科学学院，奥沙瓦L1H7K4，加拿大)【摘要】针对解耦并联机构与串联机构的运动学相似性，提出一种解耦球面转动并联机构的支链驱动理论，将解耦并联机构分为基本运动支链和驱动支链。在此基础上，推导得到球面转动并联机构运动解耦的拓扑条件，并利用该条件综合得到多种结构新颖的球面转动并联机构。经运动学分析表明:此类机构具有3个独立的转动自由度，且每个自由度仅由单个驱动器控制，实现了球面转动并联机构的运动解耦。关键词:并联机构

2、支链驱动解耦运动型综合中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:1000-1298(2011)11-0195-05StructuralSynthesisofDecoupledSphericalParallelMechanismBasedonDriven-chainPrinciple12ZhangFanZhangDan(1．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai201620，China2．FacultyofEngineeringandAppliedScience，Univers

3、ityofOntarioInstituteofTechnology，OshawaL1H7K4，Canada)AbstractFocusedonthesimilaritybetweenthekinematicsofdecoupledparallelmechanismandserialmechanism，auniquemethodofstructuralsynthesiswaspresented，whichwasusedtosynthesizethedecoupledparallelmechanism．Thekinematicchainsofdecoupledparallelmechanismwe

4、reconsistedofbythebasickinematicchainandthedriven-chains．Thestructuralconditionofdecoupledsphericalparallelmechanismwasdeduced，andaseriesofnovelsphericalparallelmechanismweresynthesized．ThekinematicsanalysisverifiedthatthemechanismhadthreefullydecoupledrotationalDOFs，andeachrotationalDOFwasdrivenbya

5、singleactuator．KeywordsParallelmechanism，Driven-chainprinciple，Decoupledmotion，Structuralsynthesis为降低球面并联机构的耦合度，文献［6～10］引言报道了耦合度较低的球面转动并联机构。文球面转动并联机构是指多条支链共同驱动动平献［11］综合得到多种形式的解耦两自由度机器手台实现绕过球心任意轴线转动的并联机构，它作为腕。文献［12］基于螺旋理论的转动机构综合方法机器人的肩、腕关节，具有电动机靠近基座、运动响综合出解耦的两自由度转动并联机构。文献［13］应迅速的优点。目前已存在数十种形式各异的三自利用线

6、性变换理论法综合出全局各向同性的三自由［1～4］由度球面转动并联机构，但由于运动学、动力学度转动并联机构，但在机构中含有球铰链，影响机构耦合，导致机构的工作空间内存在主动、被动奇异位的运动精度。目前解耦的球面转动并联机构机型较［4～5］型，使球面转动并联机构的轨迹规划和控制方匮乏，解耦球面转动并联机构的综合目前还主要依面较为困难。据研究者的经验。收稿日期:2011-07-08修回日期:2011-09-12*国家自然科学基金资助项目(50975046)、上海市高校培养优秀青年教师科研专项基金资助项目(gjd09036)和上海仓储物流设备工程技术研究中心资助项目(10dz2250800)作者简介:

7、张帆，讲师，主要从事并联机器人和先进制造技术研究，E-mail:pdszhangfan@yahoo．com．cn196农业机械学报2011年本文以解耦并联机构与串联机构运动学相似性连，基本运动支链由运动副串联构成，支链的自由度为切入点，提出一种特殊的解耦并联机构模型:将提与解耦并联机构自由度相同。将基本运动支链中具供自由度的串联支链作为基本运动支链，利用支链有与机构相同自由度的运动副称为基本关节。