3-PRS并联机器人概念设计与运动特性研究

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英文篇名：Research of Conceptual Design and Kinematic Characteristic of a 3-PRS Parallel Kinematic Machine 作者：汤腾飞 ; 张俊 英文作者：Tang Tengfei;Zhang Jun;School of Mechanical Engineering and Automation,Fuzhou University; 关键词：并联机器人 ; 自由度 ; 运动学 ; 工作空间 英文关键词：Parallel kinematic machine;;Degree of freedom;;Kinematics;;Workspace 中文刊名：JXCD 英文刊名：Journal of Mechanical Transmission 机构：福州大学机械工程及自动化学院; 出版日期：2019-01-15 出版单位：机械传动 年：2019 期：v.43;No.265 基金：福建省工业机器人基础部件技术重大研发平台资助项目(2014H2004) 语种：中文; 页：JXCD201901008 页数：5 CN：01 ISSN：41-1129/TH 分类号：41-45

摘要

提出一类拓扑构型为3-PRS的少自由度并联机器人的概念设计方案。基于旋量理论,研究了所提3-PRS并联机器人的自由度。计算结果表明,所提3-PRS并联机器人为一类具有1移动2转动(1T2R)运动能力的3自由度并联装置。在自由度分析的基础上,进一步构建了3-PRS并联机器人的运动学模型。通过求解闭环矢量运动方程,给出了该类并联机器人的运动学逆解的解析表达。基于所求的运动逆解,构建了考虑机器人几何约束的可达工作空间搜索流程,并据此给出了3-PRS并联机器人的可达工作空间映射。最后,通过参数灵敏度分析,揭示了3-PRS并联机器人主要尺度参数对其可达工作空间的影响规律。研究结果表明,3-PRS并联机器人各尺度参数对其可达工作空间的影响程度不尽一致,在进行机器人尺度综合时,应重点关注动平台半径的影响。
        A conceptual design of a parallel kinematic machine( PKM) whose topological arrangement is a 3-PRS parallel mechanism is proposed. Based on the screw theory,the degree of freedom( DOF) of the proposed PKM is analyzed. The results show that the 3-PRS PKM possesses one translational and two rotational capabilities( 1T2R). After the DOF analysis,a kinematics model is established. By solving the closed-loop vector motion equation,the analytical expression for the inverse kinematics solution of the proposed 3-PRS PKM is given. Based on the inverse kinematics solution,by considering the geometrical constraints,the reachable workspace search process is constructed,and the reachable workspace mapping of 3-PRS PKM is given. Finally,a sensitivity analysis is carried out to reveal the influences of some major dimensional parameters on the reachable workspace of 3-PRS PKM. The research results manifest that these dimensional parameters have different influences on the reachable workspace of 3-PRS PKM. Among all these parameters,the radius of the moving platform should be paid more attentions during the dimension synthesis of PKM.

引文

[1] LI Qinchuan,HERVE Jacques Marie. 1T2R parallel mechanisms without parasitic motion[J]. IEEE Transactions on Robotics,2010,26(3):401-410.
    [2] POULIOT N A,GOSSELIN M C,NAHON M A. Motion simulation capabilities of three-degree-of-freedom flight simulators[J]. Journal of Aircraft,2012,35(1):9-17.
    [3]韩博,许允斗,姚建涛,等. 2PRC-PRS并联平台运动学分析与控制系统开发[J].农业工程学报,2016,32(14):30-38.
    [4]李秦川,柴馨雪,陈巧红.两转一移三自由度并联机构研究进展[J].科学通报,2017(14):1507-1519.
    [5]李剑锋,刘德忠,潘新文,等. 3-PRS微操作器的运动学性质分析[J].中国机械工程,2003,14(14):1194-1196.
    [6]孙付伟,赵俊伟,陈国强.一种新型3-PRS并联机构的伴随运动分析[J].河南理工大学学报(自然科学版),2017,36(4):78-82.
    [7]陈纯,王庆梁,黄玉美,等.三自由度3-PRS并联机构的运动学解析[J].机械传动,2015,39(9):84-88.
    [8]康件丽,陈国强,赵俊伟. 3-PRS机构工作空间的蒙特卡洛方法分析[J].河南理工大学学报(自然科学版),2014,33(4):478-481.
    [9]郝亮亮,李虹,李瑞琴. 3-PRS并联机构工作空间求解的SimMechanics实现[J].机械设计与制造,2016(11):63-65.
    [10]黄真.高等空间机构学[M].北京:高等教育出版社,2006:326-333.