三自由度可调并联机构的位置与运动学分析.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术N0.32015年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMar.2015文章编号:1001—2265(2015)03—0059—03DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2015.03.016三自由度可调并联机构的位置与运动学分析姚翔,林光春,豆依玲(四川大学制造科学与工程学院,成都610065)摘要:针对一种三自由度的球面并联平台机构,基于符号.数字方法,建立了机构的位置正解数学模型,在此基础上推导出了末端执行器(动平台)球铰质心点的速度、加速度的正反解数学模型,研究

2、了机构的运动学特性。利用Matlab符号运算对模型进行实例求解,验证了该方法的正确性。研究了调节驱动杆杆长和速度时动平台位置的变化规律,对该机构的动力学研究提供了基础。关键词:三自由度;可调并联机构;位置分析中图分类号:TH112;TG659文献标识码:APositionalandKinematicsAnalysisofAdjustableThree-DOFParallelMechanismYAOXiang,LINGuang—chun,D0UYi—ling(CollegeofManufacturingScienceandEngineering,SiehuanUniversity,

3、Chengdu610065,China)Abstract:Solutionofpositionalanalysisisacquiredconcerningasphericalthree—DOFadjustableparallelmechanismbasedonsymbolicanddigitalmethod.Onthisbasis,solutionsmathematicalmodelofvelocityandaccelerationofhingepointsofthemovingplatformareobtained.SymboliccomputationofsoftwareMa

4、t—labisusedtosolvemathematicalmodelinapracticalexample,whichverifiesthecorrectnessofthemethod.Thenthevarietyofregularityofthemovingplatformpositionisresearchedwhenadjustingthelengthandve—locityofthedrivelegs,itprovidesabasisforthedynamicsofthemechanism.Keywords:threedegreeoffreedom;adjustable

5、parallelmechanism;positionalanalysis0引言1机构简介和坐标系建立可调机构比一般机构更具柔性,且可靠性高、精确图1所示为三自由度球心可调并联机构简图。它度好、容易制造。球面并联机构具有结构紧凑、刚度由一个静平台(PPP,)和一个动平台(P。P'2P)通大、承载能力强、位置误差不累积等特点。可调球面并过三条驱动杆(Z。Z:)联机构结合了可调机构和球面并联机构的优点,且具和一条调节杆(f)组有较大的工作空间、能使输出构件完成多个任务要求,成,三条驱动杆的结构因此可广泛应用于机器人的腕关节、卫星定向装置、机相同,呈正三角形对称械加工的回转工作台等。其中

6、少自由度并联机构成为分布,驱动杆分别用虎当前研究的热点,国内外在这一领域已经进行了大量克铰和球铰与静平台和的研究工作。三自由度并联机构可以满足大多数工业动平台联接,驱动杆上操作的需要,机构的复杂度和成本较低,运动学和动力各有一个移动副。静平学的模型较简单。故三自由度并联机构具有广阔的应台形心(P。)与动平台用前景。球面三自由度并联机构具有刚度高、工作空形心(P。)用调节杆联间大等优点,如在并联机床上使用,可以实现大倾角加接,该调节杆与静平台工,故对它的研究具有十分重要的意义。本文基于固联在一起,与动平台图1机构简图Matlab符号运算技术对机构进行位置分析与运动学分用球铰联接。建

7、立静坐标系(P'oXYZ)和动坐标系析,并研究了调节机构的几何参数对动平台位置的影(ProXyZ),如图1所示,动坐标系原点与静坐标系原响点重合,位于动平台与静平台的几何中心,z轴为P'oP方向,轴垂直于轴,并始终位于动平台收稿日期:2014—12—09;修回日期:2015—01—13基金项目:国家自然科学基金项目(50375104)作者简介:姚翔(1990一)男,四川龙泉人,四川大学硕士研究生,研究方向为机构与工业机器人,(E—mail)279146296@qq.corn。·6

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