并联机床的运动仿真和运动学正解计算

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1、第!"卷第#期计算机辅助设计与图形学学报:;<=!"，*;=#$%%#年#月&’()*+,’-.’/0(12)3+452552647*8.’/0(12)7)+094.6+>?=，$%%#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!并联机床的运动仿真和运动学正解计算陈修龙赵永生（燕山大学机械工程学院秦皇岛%""%%#）摘要提出一种用6;

2、法分类号10@A!=A!"#$"%&$’()*#$"%*%+,"-.*-+/$%0’*#$123%*)42$25"-6*-*))0)!*17$%08"").JKLMEN<;LOPJQ;R;LOIJKLO（!"##$%$"&’$()*+,(*#-+%,+$$.,+%，/*+0)*+1+,2$.0,34，5,+)6*+%7*"%""%%#）392#-*1#+L;SK>?;QTJ;UNIELO6;

3、(>Q?Q<?KIKLVKF=/04."-+2>Q?Q<JET.+5软件可以完成这些工作并联机床是机器人和机床技术相结合的产6ZIVKX），4352+6，+5+/6等=但这些大型软件价物［!］，它具有高速度、高加速度、高精度、高柔性、高格昂贵，对硬件配置要求高，且难

4、以满足复杂轨迹仿灵活性、大推力以及重量轻等优点，具有广阔的发展真要求=北京理工大学、东北大学已开发出了具有和应用前景［$］，自$%世纪A%年代中期问世以来，不一定实用性的并联机构运动仿真系统，但均采用过数年时间，便以迅猛的速度向前发展［@］=:.[[编程语言，利用’>KL7,图形库实现三维实机器人运动仿真涉及机器人机构学、运动学、零体模拟图形的显示［#，"］，这需要较高的编程技术和件建模和运动控制，是一项综合性的、有创新意义和较大的投入，生成的仿真结果也难以使人满意；特别实用价值的研究课题［#］是图形复杂时，图形的显示速度和动画连续性较差，

5、=运动仿真技术可应用于机床设计与研究的许多方面：为机床结构方案设计提并且要编写并联机构的运动学逆解模块，工作量供参考依据；帮助研究人员了解机床工作空间的形很大=态与极限；分析检验轨迹规划和作业规划的正确性并联机构运动学正解是根据并联机构驱动杆长与合理性；为离线编程技术的研究提供一种有效的来推算动平台的位置和姿态［D］，是并联机构应用的基验证手段；实时检测机器人与作业环境之间的碰撞础，因而倍受关注=用最小的机构尺寸获得必需的工与干涉，保证整个生产单元的安全，等等=此外，还作空间、避开机构运动的奇异位置、校对机器零位、分原稿收到日期：$%%@3

6、%@3!%；修改稿收到日期：$%%@3%A3$$=本课题得到河北省自然科学基金（B%@$CD）和河北省博士基金（$%%!$!"）资助=陈修龙，男，!AD"年生，博士研究生，主要研究方向为.+5／.+/、数控技术=赵永生，男，!A"$年生，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为机器人技术、并万方数据联机床及其数控系统=22$计算机辅助设计与图形学学报9$$:年析输出误差，都需要获得并联机构的正解［!"#$］后，可在三维机械&’(软件)*+,-.*/01平台下按%然而，获得并联机构的正解要比逆解困难得多，需要求解照机床的实际尺寸进行样机实体建模

7、%整个建模过多元线性方程组，计算量较大，求解速度较慢%程采用自下而上和并行工程的建模策略，分两个层本文在三维&’(软件)*+,-.*/01平台下，以面完成%第一层面按照零件的实际设计尺寸对零件燕山大学自行研制的2"34)"4543并联机床为例，个体造型，第二个层面根据=>?@A*/0的思想，利详细阐述了应用该方法实现机床运动仿真和求得该用三维&’(软件的自动管理文档功能实时监控样机构运动学正解的过程%机的设计过程，并模拟机床实际装配过程进行机床零部件的装配%还可利用三维&’(软件的渲染功!并联机床的机构特点能对6(模型进行色彩、材质、纹理、

8、光照处理，以增强虚拟样机的真实感%机床样机模型如图9所示%2"34)"4543并联机床是一种三维移动、两维转动、2轴并联机构，可以完成6轴和2轴加工%机构由动平台、定平台和连接动