一種新型2-DOF并聯(lián)解耦球面機(jī)構(gòu)的研究.pdf

1、球面機(jī)構(gòu)是一種有重要應(yīng)用的機(jī)構(gòu)，可以用作機(jī)器人的腰、腕、肩、髖等關(guān)節(jié)，可用于機(jī)床加工（如機(jī)床底座和工件的定位等），另外還可以用在太陽能電池板、衛(wèi)星天線和天文望遠(yuǎn)鏡的空間方位跟蹤系統(tǒng)中等等。并聯(lián)機(jī)器人與串聯(lián)機(jī)器人相比具有一些獨(dú)特的性能，如剛度高、承載能力高、速度快、驅(qū)動電機(jī)在機(jī)架上而使活動構(gòu)件的質(zhì)量輕。耦合性是并聯(lián)機(jī)構(gòu)很突出的一個特點(diǎn)，這個特點(diǎn)使并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有了不同與串聯(lián)機(jī)構(gòu)的特殊性質(zhì)，比如承載能力強(qiáng)、累計(jì)誤差小等。也正是這種耦合性使得并聯(lián)

2、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、分析計(jì)算以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在很多困難。如果并聯(lián)機(jī)構(gòu)的某些性質(zhì)是可以解耦或者部分解耦的，則會簡化其運(yùn)動學(xué)模型，為運(yùn)動學(xué)標(biāo)定和控制帶來方便，從而使并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度大大降低。 本文提出了一種全新的2-DOF 并聯(lián)解耦的球面機(jī)構(gòu)，它既有并聯(lián)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，又是完全解耦的，它的每個分支只控制一個方向的運(yùn)動，對另一個分支的運(yùn)動沒有影響。文中對此2-DOF 并聯(lián)解耦的球面機(jī)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，具體內(nèi)容為: 1. 建立了機(jī)

3、構(gòu)的運(yùn)動學(xué)方程，求得了其位置正、反解，速度正、反解以及加速度的表達(dá)式，得到了該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動雅克比矩陣J 。 2. 建立了該機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)模型，得到了力傳遞雅克比矩陣G 的解析表達(dá)式，為以后控制軟硬件的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 3. 建立了該機(jī)構(gòu)的空間模型，為以后的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 4. 對該機(jī)構(gòu)的速度、承載力的極值和各向同性等進(jìn)行了分析并得出了圖譜，同時對該機(jī)構(gòu)的特殊位形以及工作空間等進(jìn)行了論述。 5. 運(yùn)用軟件