一类2自由度n-4R并联指向机构的运动学分析-论文.pdf

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1、第50卷第15期机械工程学报Vl01．50NO．152014年8月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGAug．2014DoI：10．3901／JME．2014．15．019一类2自由度．4R并联指向机构的运动学分析水陈斌于靖军宗光华李守忠2余家柱f1．北京航空航天大学机器人研究所北京100191；2．北京科技大学机械工程学院北京100083)摘要：研究一类具有2个转动自由度的，z．4R并联指向机构。这类机构具有3条以上的4R支链，在其运动过程中始终存在一个对称面，动、基平台以及各支链的上、下连

2、杆所处平面关于此面对称。从其几何对称特性出发，通过用方位／倾角参数描述机构的姿态(指向)，推导出这类机构简洁、统一的运动学模型。在此基础上，分别讨论该类机构伴随运动、工作空间与奇异位形，总结几何结构参数对运动性能的影响。通过一阶运动影响系数在工作空间中的分布研究机构的各向同性，据此对驱动支链的分布进行优化。所得结论可用于指导这一类并联指向机构的设计。关键词：并联机构；指向机构；运动学；伴随运动中图分类号：TH112KinematicAnalysisofaClassof2-DOFn·4RParallelPointing

3、MechanismCHENBinYUJingjunZONGGuanghuaLIShouzhongYUJiazhu(1．RoboticsInstitute，BeihangUniversity,Beijing100191；2．SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083)Abstract：Astudyofaclassof2rotationaldegrees·of-freedom(DOF)paralle

4、lpointingmechanism．Suchmechanismsarecomprisedofatleastthreeidentical4-revolutejointedseriallinkages．andareendowedwithaplaneofsymmetrywhichthemobileplatformandthebaseplatform，theupperlinkplanesandtheunderlinkplanesaresymmetricalaboutduringthemovement．Thecompacta

5、ndunifiedkinematicmodelisobtainedbasedonthegeometricconstraintsbyusingthetilt—torsionanglefordescribingtheattitude(pointing)ofthisclassofmechanism．Thenatureofparasiticmotions，workspaceandsingularityisdiscussedonthisbasis，andtheimpactofdesignvariablestokinematic

6、sperformanceissummarized．Finallytheisotropyofthemechanismisanalyzedbymeansofthefirst-orderkinematicinfluencecoeficient，andarchitectureoptimizationoftheanglebetweenactuatelinkagesisundertakenforthebestofisotropy．Theconclusionscouldbeusedtoguidethedesignofthistyp

7、eofparallelpointingmechanism．Keywords：parallelmechanism；pointingmechanism；kinematics：parasiticmotion行无奇异的运动，较传统的并联机构有更大的工作0前言空间(或指向范围)。早期SOFKA等¨J通过D．H法建立了该机构的运动学模型，并初步总结了一些机构少自由度并联机构很好地继承了一般并联机特性。构刚度大、运动惯性小、运动精度高、动态性能好、通过对该机构的深入研究，于靖军等提出了结构紧凑等特点，同时，相对于6自由度并联机构机

8、构几何对称面的概念，并衍生出两种新型的3-4R而言，少自由度并联机构有具有驱动件少，构件少，两自由度并联指向机构(△型和T型)，在保留工作空间大，运动耦合较弱，控制简单等优点。OMNI．WRjSTIII特点的基础上，具有更大的工作OMNI—WRISTIII是一种2自由度(degreeof空间，同时用一种基于单转角的几何方法描述了这freedom