一类新型5自由度解耦并联机器人机构及位置分析.pdf

《一类新型5自由度解耦并联机器人机构及位置分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2010年9月机床与液压Sep．2010第38卷第17期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．38No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．17．002一类新型5自由度解耦并联机器人机构及位置分析石志新，罗玉峰，叶梅燕(1．南昌大学机电工程学院，江西南昌330031；2．南昌大学理学院，江西南昌330031)摘要：基于单开链结构原理和拓扑结构控制解耦准则，提出一类新型三平移两转动并联机器人机构，该机构能够实现拓扑控制完全解耦，从而显著简化其控制问题。另外，对该机构进行

2、必要的结构分析和位置分析，为该类新型机器人机构的推广应用提供参考。关键词：并联机构；解耦；构型设计；单开链中图分类号：TP242；TH112文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)17—005—3ConfigurationDesignandDisplacementAnalysisforaClassofNovelFullyDecoupling5DOFParallelManipulatorsSHIZhixin．LUOYufeng．YEMeiyan(1．SchoolofMechanicalandElectro

3、nicEngineering，NanchangUniversity，NanchangJiangxi330031，China；2．SchoolofMathandPhysics，NanchangUniversity，NanchangJiangxi330031，China)Abstract：Basedonthetopologicaldecouplingprincipleandstructuralprincipleofsingleopenedchains，aclassofnovel3T一2Rparallelmanipulat

4、orswaspresented．Thetopologicalstructureofthisnewmechanismwasfullydecoupled，whichhadtheadvantagesofeasycontrol，simplekinematicsanalysis，andSOon．Thestructureandkinematicanalysiswascompleted．Theresearchprovidesreferencefordesignandpracticalapplicationofthisnovelme

5、chanism．Keywords：Parallelmanipulator；Decoupling；Configurationdesign；Singleopenedchain与传统串联机器人机构相比，并联机器人机构具x(O,-O~=有刚度大、精度高、载荷自重比高、驱动装置可位于、j(O1-一OF，；i(0l，-一0~)]c．．或接近机架使活动构件质量较轻等特点，从而引起了式中：(0一0，)、Y(0一0，)、Z(0一0)为动坐标系国内外众多学者们的普遍关注。然而，并联机器(固定于动平台)原点在静坐标系中的坐标分量；人机构为

6、完成期望运动输出通常需要所有驱动构件相O／(0。一0，)、卢(0．一0，)、y(0。一0，)为动坐标系相互协调运动，这给控制带来了不小的麻烦，也是并联对静坐标系的3个欧拉角；机器人机构未能广泛应用于实际的主要原因之一。因0为第i个主动输入的广义变量；此，国内外许多学者都在积极地探索新型结构的并联F为主动副数目(等于机构自由度)。机器人，但取得的效果远不能令人满意。并联机构位移输出特征矩阵的矢量形式为作者基于单开链结构原理和拓扑结构控制解耦rff1准则，提出了一种新型三平移两转动并联机器人机MIl0，1，2，3(2)构

7、。该机构拓扑结构具有完全控制解耦性，显著简式中：为末端构件独立平移输出，为独立平移化了控制问题，且其运动学、动力学分析亦非常简输出数；单。r为末端构件独立转动输出，。为独立转动输1理论基础出数。1．1并联机构位移输出特征矩阵根据上述定义，只含三平移两转动(3T一2R)的并联机器人机构输出构件(即动平台)的位姿，并联机器人机构位移输出特征矩阵应为rt31简称位移输出特征矩阵。，它是主动输入的函M=Il(3)数，即收稿日期：2009—07—27基金项目：国家自然科学基金资助项目(50875261)；江西省教育厅资助项目(

8、GJJ09426)作者简介：石志新(1979一)，男，博士，讲师，主要研究方向为机器人机构学、微型机电系统分析与控制。电话：0791—5263058，E—mail：shizhixin@tom．com。—·6·机床与液压第38卷1．2运动控制解耦性2．2SOC支链结构类型的选定如果式(1)中每个运动输出变量(，Y，Z，根据上述设计目标，新机构必须