变拓扑并联机构的拓扑结构相似,机构特性却不同,进一步深入研究变拓扑并联机构,不但有利于发现更多的新构型,提高机构的有效构型比例和实用性,同时也为并联机构构型优选和计算机辅助设计创造了条件。本课题主要针对变拓扑并联机构的变拓扑方式、机构结构参数对并联机构性能的影响、机构拓扑结构改变前后性能的变化以及变拓扑并联机构的应用进行了较为系统的研究。第一,在明确变拓扑结构机构的本质以及基本变拓扑方式等基础上,分别给出了构态变拓扑结构机构(变胞机构)和构型变拓扑结构机构具体的数学定义,进一步完善了变拓扑结构机构的理论体系。同时,针对不同的拓扑结构特性,分别研究了平面和空间变拓扑并联机构的变拓扑方式,并以典型的平面和空间并联机构为例进行了分析,得到了许多拓扑结构类似的新型变异型并联机构。第二,在机构构型分析的基础上,以4-TPT及其变拓扑结构形式4-PTT并联机构为例,对机构结构约束特征、位置解、奇异位形、工作空间进行了系统研究,并提出了基于LabVIEW软件的并联机构工作空间三维描述法;最后,分析了机构结构参数对机构性能的影响,比较了两机构的各种性能指标,为机构构型的优选提供了一定的理论依据。第三,基于运动雅克比矩阵和力雅克比矩阵,分别对4-TPT及4-PTT变拓扑并联机构的线速度、角速度传递性能评价指标以及力、力矩传递性能评价指标进行分析、比较,绘制了四种指标的性能图谱,并明确了拓扑结构变化对机构灵巧度的影响,为4-TPT及4-PTT变拓扑并联机构实际应用提供了依据。第四,依据以上分析研究并结合4-TPT及其变拓扑结构形式4-PTT并联机构自身特点,对两机构在中医推拿机器人上的应用进行了初步探索,并运用ADAMS仿真分析软件对两机构的运动和动力性能进行仿真、分析和验证。通过以上分析研究,完善了变拓扑结构机构的理论体系,深入了解了拓扑结构参数对机构性能的影响,为并联机构创新型设计以及并联机器人系统的设计和应用奠定了良好的基础。