新型一转三斜移驱动四自由度并联机器人的理论研究

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随着对并联机构研究的不断深入,人们逐渐发现了少自由度并联机构在医疗装备、快速分拣等诸多领域广泛的应用前景,这就要求人们不断地去探索创造出更多的具有良好机构特性的新型少自由度并联机构。  因此,提出了新型一转三斜移驱动四自由度并联机构(即3PSS+RRPR并联机构),并对其主要特性进行了理论研究与分析。该机构具有三个直线驱动和一个转动驱动,能够实现机构较大的工作空间的同时,可有效地避免机构的结构耦合引起的自微动。  建立了3PSS+RRPR并联机构的三维实体模型,分析得到机构的位置反解,并加以验证其结果的正确性。  基于速度投影定理,推导3PSS+RRPR并联机构的运动雅克比子矩阵,并通过分析少自由度并联机构所受约束情况,求得含约束力/力矩雅克比矩阵的 3PSS+RRPR并联机构6×6形式的完整雅克比矩阵,进而推导出机构6×6×6形式的海塞矩阵,建立机构的运动学模型,并通过计算机进行运动学仿真验证模型的正确性。  运用虚功原理建立 3PSS+RRPR 并联机构的静力学模型,通过牛顿-欧拉法与虚功原理法相结合的方法求解3PSS+RRPR并联机构的动力学方程,并进行动力学仿真验证结果的正确性。  通过所推导的 3PSS+RRPR 并联机构雅克比矩阵,判断机构的奇异位型。利用CAD变量几何法求解在几种不同滑轨倾角下的3PSS+RRPR并联机构的工作空间。
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