無(wú)匯交軸線三自由度并聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)一般稱為球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心往往是多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的匯交點(diǎn)，這種嚴(yán)格的幾何條件在制造裝配上很難精確實(shí)現(xiàn)，在一定程度上制約了機(jī)構(gòu)的工程應(yīng)用。本文主要研究一類無(wú)匯交軸線的三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其能夠?qū)崿F(xiàn)空間三維姿態(tài)的變化，在需要進(jìn)行姿態(tài)控制的場(chǎng)合具有很好的應(yīng)用前景。
　　介紹了一種3-[RPR]RR三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，借助Grassmenn線幾何和螺旋理論，對(duì)這類機(jī)構(gòu)的自由度性質(zhì)做了深入的分析。對(duì)

2、機(jī)構(gòu)進(jìn)行了反解，得到了機(jī)構(gòu)四種對(duì)稱的裝配構(gòu)型。從分支運(yùn)動(dòng)奇異、平臺(tái)約束奇異、驅(qū)動(dòng)奇異三個(gè)方面對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了奇異性分析。采用一種修正的歐拉角描述機(jī)構(gòu)姿態(tài)，對(duì)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)空間進(jìn)行了分析。
　　介紹了一種能實(shí)現(xiàn)三維轉(zhuǎn)動(dòng)的3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)，在僅發(fā)生自轉(zhuǎn)時(shí)該機(jī)構(gòu)可以等價(jià)為一個(gè)RPSC空間單環(huán)機(jī)構(gòu)。通過(guò)對(duì)該單環(huán)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，確定了3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)自轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生的一類特殊驅(qū)動(dòng)奇異。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，這種單環(huán)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)所能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)其實(shí)是VDM運(yùn)動(dòng)(ve

3、rtical Darboux motion)。由于具有相同的運(yùn)動(dòng)和約束特性，本文所研究的這一類無(wú)匯交軸線三轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)都能實(shí)現(xiàn)這種VDM運(yùn)動(dòng)，且在自轉(zhuǎn)過(guò)程中均會(huì)發(fā)生類似的驅(qū)動(dòng)奇異。
　　在前面分析的基礎(chǔ)上，提出了一種新型3-PRS三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，并對(duì)其進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。得到了該機(jī)構(gòu)的位置反解?；诼菪碚摻⒘藱C(jī)構(gòu)的完全雅克比矩陣。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析，建立了機(jī)構(gòu)的剛度矩陣。采用一種數(shù)值方法對(duì)該機(jī)構(gòu)工作空間內(nèi)的奇異軌跡進(jìn)行了分析。