一种新型少自由度并联机构4-RPR(RR)及基础分析.pdfVIP

第23卷第8期 机械设计 V01．23No．8 2OO 0FMACHINEDESIGN Aug． 2006 6年8月 JoURNAL 宁淑荣1’2，郭希娟2，黄真2 (1．山东大学威海分校，山东威海264209；2燕山大学，河北秦皇岛066004) 摘要：讨论了一种新型少自由度并联机构4～RPR(RR)，描述了机构的特性，计算了自由度，给出了机构的位置反 解，利用虚设机构法建立了一阶影响系数矩阵并对机构进行了速度分析及仿真验证。这些是对该机构进一步分析的基 础，因此具有实际的价值。 关键词：4一RPR(RR)；位置反解；速度分析 中图分类号：TP242．2文献标识码：A 文章编号：1001—2354(2006)08—0014一03 自1961年美国推出第一台工业机器人以来，机器人得到 运用文献[5]给出的计算空间并联平台机构的自由度公 了迅速的发展，随后，在20世纪80年代中期，并联机器人开始式，有： 出现，到20世纪90年代得到广泛关注。而近年来，少自由度并 g M一矗(≈一g一1)+∑五 (1) 联机器人机构成为新的研究热点。由于这种机器人相对6自 f，l 由度并联机器人来讲具有结构简单、造价低等优点，因此在工 式中：M—一机构的自由度} n——机构的总构件数； 业生产及其它领域有着广阔的应用前景。比如，Hunt[2]1983 g——机构的总运动副数； 年提出的3自由度的3一RPS空间并联机构已引起广泛兴趣； ^——第i个运动副的相对自由度； 1995年Tsai[3]发明了一种较简单的3自由度三维移动机构，申 A——该机构的公共约束数，d一6一A。 报美国专利，1996年Huan彭钉提出了多种新型空间角台机器人 该机构不存在与所有运动副都相逆的公共反螺旋，故A— 机构，并应用螺旋理论分析了它的瞬时运动。文中对一种新型 o，在4个约束反力中，存在2个虚约束，故有： 少自由度的4一RPR(RR)的并联机构做了基础分析，这些分析 M一6×(18—20—1)+20+2—4 为进行机构的进一步性能分析奠定了基础，同时也为机构应用 即该机构有4个自由度。 领域的拓展提供了理论数据。 3 机构位置反解算法 1 并联4一RPR(RR)机构的特点 位置反解是在确定了机构的结构参数和工作平台的位姿 图1给出了机构简图口]。它有4个支链，每个支链有5个运 后，求出各输入值。 动副。在每一支链中，从基座开始，第一个旋转副的轴平行于第 3．1 建立位置反解方程 三个旋转副的轴。第二个移动副的轴相交且垂直于相邻旋转副 在这里，工作平台作为输出，4个移动副的移动作为输入。 即第一和第三旋转副的轴。第四和第五个旋转副轴线汇交于一