PSS并联机器人机构的运动学分析.pdf

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1、研奔与分析·机械研究与应用·2-CRR／PSS并联机器人机构的运动学分析常兴，房立丰，洪啸虎，黄镍(解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京2l0o07)摘要：根据并联机器人机构结构综合理论，提出一种能够实现空间三维移动的并联机器人机构一CRR／PSS并联机构，运用方位特征集法对其进行了结构特征分析及自由度的计算，建立了机构运动学数学模型，给出其位置正逆解、速度、加速度的分析方法，机构的运动学模型为该机构作进一步的运动学动力学分析及优化设计研究打下基础，并为系统控制提供理论依据。关键词：并联机构；方位特征；运动学中图分类号

2、：TP24文献标识码：A文章编号：1007—4414(2011)06—0003—02Kinematicsanalysisof2一CRR／PSSparallelrobotmechanismChangXing，FangLi-feng，HongXiao-hu，HuangNie(Engineeringinstituteofengineeringcorps，PLAuniversityofscience&technology，NangJiangsu210007，China)Abstract：Accordingtothetheoryo

3、fthestructuretypesynthesisofparallelrobotmechanism，aspatial3-DOFparallelrobotmechanismwith3-transl8tion———2一CRR／PSSparallelmechanismisproposed．Throughthemethodofpositionandorienta—tioncharacteristic(POC)matrix，astmcturccharacteristicsanalysisisgivenandtheDOFofthe

4、mechanismiscalculated．Themathematicalmodelofkinematicsisestablished，andthereisaanalysisforthemechanism，includingtheforwardandinversepositionanalysis，thevelocitiesandtheaccelerationsanalysis．Itskinematicsmodelwillbethefoundationforitskinematicsanddynamicsanalysisa

5、ndoptimaldesignresearchfurtherly，anditprovidesatheoreticalbaseforthesystemcontrolofthismechanism．Keywords：parallelmechanism；positionandorientationcharacteristic(POC)；kinematics1引言与静平台相互垂直。需指出的是对于主动副c副，少自由度并联机器人机构相对六自由度并联机选取其两个移动作为主动输入。构具有驱动构件少、工作空间大、运动耦合较弱、控制方便、精

6、度高和制造成本低等优点，因此少自由度并联机构的设计理论及其应用研究已成为近年来学术界和工程界的关注热点。特别是结构不复杂、控制容易、加工方便的三维移动并联机器人机构在各种产业机构上有较广泛的应用前景¨卫J。笔者提出一种空间三平移并联机器人机构——-2一CRR／PSS并联机构，并对其进行了结构分析，对位置分析法的正逆解进行了研究，并对其速度、加速度进行分析。2机构的特征分析图1空间2-CRR／PSS并联机构2．1机构结构图1为2一CRR／PSS并联机构的结构简图，该机2．2机构自由度分析构由2个{一CIIR／IR一}单开链

7、和1个{-P-S-S-}单该机构两个基本回路的秩分别为5和6，由自由开链组成。其三个主动副(2个c副和1个P副)分度计算公式得：布在下平台(静平台)上，上、下两平台为相互平行的92等边三角形，上动平台和下静平台间由三条单开链连F=∑一rain{∑￡)=14一(5+6)=3接起来。静平台2个c副的轴线相互垂直，P副轴线式中：为第i个运动副的自由度；为第个基本回·项目：国家自然科学基金资助项目(50875261)收稿日期：201l—o9—26作者简介：常兴(1988一)，男，山西晋中人，硕士，研究方向：机械装备机电一体化。·

8、3·研究与分析·机械研究与应用·路的独立位移方程数目。C、C、C的坐标。由于动平台只存在三维移动，因此如图1所示，当3个单开链共同作用时，上平台三点各坐标分量之差为常量，可得关系式：所具有的自由度应该是3个单开链各自所具有的自降咖：吣华由度的交集，根据方位特征集的相关理论，其输出运I二，‘_动矩阵为：IL+导一2】c