基于序单开链法的Tricept并联机构运动学分析及仿真

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Tricept机构作为一种少自由度的并联机构,具有结构简单紧凑、高刚度、高精度、承载能力强、设计、制造成本都相对较低等特点。目前,Tricept机构是并联机器人家族中应用较多的一种。但是,在目前现有的文献中,有关Tricept机构正运动学的研究还是很有限,因此本文以Tricept机构为研究对象,基于序单开链法首次给出该机构的正运动学分析,并对该机构进行运动学仿真以验证模型的准确性。 1)对Tricept机构进行结构描述和自由度的分析。介绍了单开链的约束度和耦合度的定义及计算公式。根据序单开链结构分解原则和耦合度的定义,将该机构分解为三个单开链(SOC),计算出Tricept机构的耦合度为2。 2)介绍了可进行并联机构正运动学和动力学分析的一种新方法——序单开链法。该方法无需技巧性降维即可得到维数最少,且恰等于机构耦合度的运动学方程。并采用序单开链法首次对Tricept机构的位置正解、速度和加速度进行分析,给出其正运动学的数学模型。分析实例的结果表明了位置正解模型的准确性。 3)借助于计算机辅助设计软件UG设计出虚拟样机。用ADAMS软件在样机上进行运动学仿真,对前面推导出的Tricept机构的速度和加速度模型和计算结果进行验证。通过实例分析和运动学仿真的结果,表明序单开链法完全可以应用在Tricept机构的正运动学分析,具有普遍的适用性。
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