求解柔索驱动并联机构最大任务空间的区间分析法.pdf

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1、第50卷第5期机械工程学报VO1．50NO．520l4年3月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGMaL20l4DoI：lO．3901／JME．2014．O5．010求解柔索驱动并联机构最大任务空间的区间分析法冰邹愉张玉茹王党校(北京航空航天大学虚拟现实与系统国家重点实验室北京100191)摘要：并联机构的工作空间一般具有不规则的几何边界。然而在应用中，操作任务通常要求工作空间具有规则的几何形状，同时还必须满足任务给定的力／力矩输出要求，称这样的工作空间为任务空间。以柔索驱动并联机构为对象，研究

2、最大任务空间的求解问题。基于区间分析理论，提出解决此问题的一种新方法，并以平面3自由度柔索驱动并联机构为例，针对最大正方形任务空间的求解问题，给出该方法的数值计算实例。进一步分析此最大正方形任务空间的边长与动平台姿态角，以及与输出力／力矩之间的关系，发现随动平台姿态角或输出力／力矩增大，最大正方形任务空间的边长近似线性下降。关键词：工作空间；任务空间；柔索驱动并联机构；区间分析中图分类号：TH112IntervalAnalysisMethodforDeterminingMaximumTaskspaceofCable．

3、drivenParallelMechanismsZOUYuZHANGYuruWANGDangxiao(StateKeyLaboratoryofVirtualRealityTechnologyandSystem，BeihangUniversity,Beijing100191)Abstract：Theworkspaceofaparallelmechanismhasgenerallyirregularboundary．Inapplications，however,operationtaskstypicallyrequire

4、theworkspaeetohaveregulargeometricshapeandsatisfygivenforce／momentgenerationrequirements．Suchaworkspaceisreferedtoasataskspaceherein．Aimingatcable-drivenparallelmechanisms，methodfordeterminingthemaximumtaskspaceisinvestigated．Basedonintervalanalysistheory,anove

5、lalgorithmtoaddressthisproblemisproposed．Takingaplanar3-DOFcable-drivenparallelmechanismasanexample，anumericalanalysisexampleispresentedforthedeterminationofthemaximumsquaretaskspace．Further,therelationshipbetweensidelengthofthemaximumsquaretaskspaceandorientat

6、ionangleofthemovingplatformaswellastherelationshipbetweenthesidelengthandthegeneratedforce／momentareanalyzed．Itisfoundthatthesidelengthofthismaximumsquaretaskspacedecreasesalmostlinearlyastheorientationangleofthemovingplatformorthegeneratedforce／momentincreases

7、．Keywords：workspace；taskspace；cable—drivenparallelmechanism；intervalanalysis索拉力分析提出了单个位姿点属于工作空间的判定0前言条件。BOSSCHER等L5利用矢量几何方法，解析表达了具有点状末端的不完全约束柔索并联机构的力柔索驱动并联机构是一类通过柔索连接动平可行工作空间边界。FERRARESI等【o应用空间几何台和机架驱动单元的特殊并联机构，具有工作空间方法求解了9根柔索驱动的6自由度并联机构的力大、惯性小、运动速度快、结构简单等优点，在码

8、封闭工作空间。头吊装【jJ、力觉交互L2J以及大型射电望远镜J等领域一般而言，柔索驱动并联机构的工作空间具有获得了广泛应用。复杂的几何边界。然而在应用中，操作任务所要求工作空间是柔索并联机构的重要性能指标。目的工作空间通常是规则几何体，如立方体或球，且前，有关柔索驱动并联机构工作空间的研究主要集满足任务对力／力矩输出的要求，本文称此类具有规中在