一种柔顺并联自适应机构的工作特性分析-论文.pdf

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1、第29卷第4期机械设计与研究Vo1．29No．42013年8月MachineDesignandResearchAug．，2013文章编号：1006-2343(2013)04-025-05一种柔顺并联自适应机构的工作特性分析汪源，朱伟，沈惠平(常州大学机械工程学院，常州213016，E—mail：wang123yuan@126．com)摘要：基于柔顺并联机构的组成原理，设计构造了一种简易实用的柔顺并联自适应机构，通过该机构的伪刚体模型，推导出机构的活动自由度、耦合度以及逆向解析解，仿真分析了执行工作面在定位置下各弹簧长度变化规律和自适应运动条

2、件下的可达工作空间，同时建立了机构的虚拟样机模型。本文的研究为柔顺并联自适应机构的工业应用提供了理论参考。关键词：柔顺并联机构；自适应；伪刚体；工作空间中图分类号：TH112文献标识码：AANovelAdaptiveFlexibleParallelMechanismanditsOperatingCharacteristicsAnalysisWangYuan，ZhuWei，ShenHuiping(ChangzhouUniversity，ChangzhouJiangsu213016，China)Abstract：Anewadaptiveflex

3、ibleparallelmechanismisproposedanddesignedaccordingtothestructuraltheoryofflexibleparallelmechanism．First，thestructuralcharacteristicsofthemechanismisintroducedbasedonthepseudo—rind—bodymodel，includingthedegreeof~eedom，thedegreeofcouplingandthenegativesolutions．Then，thesim

4、ulationofspringlengthvariationruleatgivenpositionandtheworkingspacesofthemovingplatformthroughtheadaptiveabilityareanalysed，andavirtualprototypeisalsosetup．Researchresultsofthisarticleprovidesatheoreticalreferenceforindustrialapplicationofthisadaptiveflexibleparallelmechan

5、ism．Keywords：flexibleparallelmechanism；adaptive；pseudo—rigid—body；workspaces自适应⋯是指在目标工作面与执行工作面之间存在一所在平面相互垂直；定范围内的平移和角度偏差的情况下，执行末端能够在极短自适应弹簧相问的时间里捕捉到目标工作面的位姿特性，平稳实现执行工作120。均布在动、静平面与目标工作面的迅速贴合。台圆周上。国内外已经研发出多款面向特定用途的自适应机构，文1．2伪刚体模型献[2]中采用了平行四边形机构实现位移自适应，能够有效基于该柔顺并联控制附着力的大小，文献

6、[3]中将平行四边形机构和Delta机自适应机构是利用各构通过串并混联的形式结合起来，较好地实现了角度的自适个构件本身的柔性变应，但这些机构结构均较为复杂。基于柔顺并联机构的组成形来实现整体机构的▲图1虚拟样机模型原理，笔者设计了一种动平台能够实现逆向自适应运动的柔运动和力的传递。为了便于分析，在对该机构的各参数进行顺并联机构。该机构结构简单，加工方便，与工业机器人结求解时利用对应的伪刚体模型替代分析。具体等效方法：合后将大大简化编程复杂程度，在各种产业机械上有较广泛(1)弹簧等效为两个通过移动副连接起来的刚性杆件；(2)的应用前景。刚性杆

7、件的两端关节安装空间扭转弹簧来模拟弹簧抵抗变1柔顺并联自适应机构简介形的能力。如图2所示即为该自适应机构的伪刚体1．1机构设计与构造模型。图I是该柔顺并联自适应机构的虚拟样机。该机构主2机构自由度及耦合度要由静平台、动平台、球铰、3根自适应弹簧组成。初始状态通过对该柔顺并联机构伪刚体模型分析可得，该机构在下，动、静平台所在平面相互平行，球铰中心线与动、静平台计算自由度时完全可以等价为1一{一S一}④3一SOC{一S—P—S一}机构(SOC表示单开链)。该机构由相互平行的静收稿日期：2013—01—07基金项目：国家自然科学基金资助项目(51

8、075045)；常州市科技支撑平台和动平台组成，四条简单支链S一P一SS：、S一计划(工业)(CE20110080)；常州市应用基础研究计划资助项目一Js孙一尸4一只的两端分别与