平面2自由度并联机构动力学性能优化.pdf

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1、2013年2月机床与液压Feb．2013第4l卷第3期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．41No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．03．018平面2自由度并联机构动力学性能优化高秀兰，鲁开讲，史革盟(宝鸡文理学院，陕西宝鸡721007)摘要：利用影响系数得出了平面2自由度并联机构输入输出之间的速度和加速度传递关系。选取机构的输出为广义坐标，建立动力学方程，得到主动关节驱动力矩的表达式，以关节驱动力矩在整个设计空间的最大值作为评价机构动力学性能的指标，分析性能指标对结构参数的灵敏度。将机

2、构对设计空间的要求表示成对结构参数的约束，以机构在预定设计空间的动力学性能最优为目标，得到兼顾工作空间与动力学性能的最优结构参数。关键词：并联机构；影响系数；动力学性能；优化设计中图分类号：TH112文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)3—065—5DynamicPerformanceOptimizationforPlanar2-DOFParallelMechanismGA0Xiulan。LUKaijiang，SHIGemeng．(BaoiiUniversityofArtsandSciences，BaliShaanxi72

3、1007，China)Abstract：Thetransitiverelationofvelocityandaccelerationofplanar2-DOFparallelmechanismbetweeninputandoutputwasobtainedbyusinginfluencecoeficients．Drivingtorqueexpressionofactivejointswasacquiredthroughestablishingdynamicequationswhichwasbasedonselectingmechanism’

4、Soutputasgeneralizedcoordinates．Thenthemaximumofthejointdrivingtorqueinthealldesignspacewastakenasthemechanism’sdynamicperformanceevaluationindex．Thesensitivityoftheperformancetostructuralpa·rameterswasanalyzed．Inordertogettheoptimalstructuralparameterswhichsatisfiedbothde

5、signspaceanddynamicperformance，whiletogettheoptimaldynamicsperformanceinthescheduleddesignspace，theconstraintsofstructuralparamete~wereestablishedaccordingtotherequirementforthedesignspaceofthemechanism．Keywords：Parallelmechanism；Influencecoeficient；Dynamicperformance；Opti

6、maldesign近年来，并联机器人的应用领域在不断扩大，随矩在预定设计空间的最大值作为评定机构动力学性能着科学技术的发展，对机构的性能提出了越来越高的的指标，将机构对设计空间的要求看作是对结构参数要求。工作空间是机器人最重要的性能指标，合理地的约束，从而将机构的优化设计归结为约束优化问定义工作空间是机器人结构设计的首要环节。最大限题，得到了兼顾设计空间和动力学性能的最优结构度地提高机构的运动速度，是现代机器人技术发展的参数。主要标志，为了适应高速和高加速度的要求，许多学1平面2自由度并联机构逆运动学分析者从运动学和动力学方面L提出了多种动

7、态性能指平面2自由度并联机构的末端点C通过两条支链标来量化机器人机构的动态性能。然而并联机构的工与基座相连，如图1所示。取参考坐标系Oxy。作空间与动态性能之间往往是矛盾的，为了获得良好J，IC的动态性能，只有放弃使用部分工作空间。目前并联／／^＼＼机构的结构设计主要是基于运动学和动力学』J性能指标进行的，而兼顾机器人工作空’间¨的设计较少，其主要原因是并联机构工作空间的定义与描述本身就是一个难题。机构的工作空间与动态性能在很大程度上取决于机构的结构参数，对0A2／J机构进行优化设计将是一种可行的方法，它可以兼顾工作空间和动态性能这两个方面

8、，并使它们之间达到图1平面2自由度并联机构运动简图均衡，保证机构的总体性能最优。作者以关节驱动力收稿日期：2012—01—16基金项目：陕西省自然科学研究计划项目(2011JM7