基于灵巧特性的三平动并联机构的尺度综合研究

发布时间：2020-03-04 09:03

【摘要】：考虑机构的灵巧性提出一种新型3-PUU并联机器人,对该并联机构进行运动学分析,得到了3-PUU并联机器人的运动学反解,在此基础上,建立了并联机构的雅可比矩阵;引入运动灵巧性指标。对该并联机器人的运动灵巧性进行了尺度综合分析,为并联机构的构型设计和进一步提供了依据。研究结果表明,该种机器人具有较好的实际应用前景。
【图文】：

染卣笠约傲榍尚越鈉?了详细的分析;林海鹏等［5］基于MonteCarlo方法对竖直驱动的3-PUU并联机构的工作空间进行了优化分析。运动灵巧性是衡量并联机床性能的重要指标，文中面向机器人机构学国际学术前沿与国家发展高端装备的现实要求，围绕3-PUU3D打印并联机器人进行运动学分析，建立机构的雅可比矩阵，在此基础上建立了衡量机构运动学性能的指标，并对其进行优化分析。结果表明，对机构参数进行优化分析是必要的。13-PUU并联机器人结构模型的建立3-PUU并联机器人(图1所示)由动平台、定平台和3个驱动滑块构成。图13-PUU并联机构的CAD模型图

标系O－xyz，x轴平行于OB1，z轴垂直于定平台向下，y轴按照右手定则给定。滑块的位置矢量为qi。在动平台上建立动坐标系O'－x'y'z'，x'轴平行于O'A1，z'轴垂直于动平台向下，y'轴按照右手定则给定。设定平台边长为正三角形，外接圆半径为rb，动平台的半径为ra。23-PUU并联机器人运动学分析2.1运动学逆解分析逆解是指已知动平台的位置、速度和加速度，求解驱动滑块的速度和加速度。如图2所示，把动平台、定平台上的铰链点坐标在参考坐标系及动坐标系中表示，根据支链的杆长约束来建立约束方程。图23-PUU并联机构结构简图在动坐标系O'－x'y'z'下，点Ai的坐标矢量为:A1=0ra[0]T(1a)A2=rasin60°ra[cos60°0]T(1b)A3=－rasin60°ra[cos60°0]T(1c)动坐标系相对于定坐标系的位置用点O'在定坐标下的坐标矢量来表示，，即:OO迤→'=[xyz]T(2)在定坐标系下O－xyz下，点Bi的坐标矢量为B1=0－rbq1[]T(3a)B2=rbsin60°rbcos60°q2[]T(3b)B3=－rbsin60°rbcos60°q3[]T(3c)其中:q1，q2，q3分别为3个滑块相应的位移量。由于该机构具有3个平动自由度，动坐标系和定坐标系没有相对转动，所以点Ai定坐标系下的坐标矢量可以表示为:AiO=AiO'+OO迤→'(i=1，2，3)(4)并联机构的位置逆解可以由以下定长杆的约束方程表示:L=‖CiN－AiN‖(i=1，2，3)(5)式中:L为定长杆的长度。根据以上关系式可以求得:q1=z－L2－x2－(y－ra+rb)i

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