并联机构具有机构简单、反应迅速等优点,广泛应用于包装等领域。将其应用在磨削加工生产流水线时,传统磨削机器人的操作繁琐、工作空间狭小、体积庞大等缺点,使之在服务企业自动磨削加工生产方面受到限制;另外机构磨削受力使得机构构件发生弹性变形,同时机构运动与系统本身之间相耦合又加剧了构件弹性变形,从而影响机器人系统的运动特性。为扩大并联磨削机器人的应用范围以及分析磨削机器人系统加工精度,以3-P4R磨削力补偿并联机器人为研究对象。主要研究内容如下:首先,设计了力补偿机器人机构构型,利用螺旋理论求解了该机构自由度以及通过D-H法求得了机构的运动学反解,并分析了机构的有效工作空间;对反解方程求导得到了机构输入与输出的函数关系,并利用雅克比矩阵分析了机构的奇异位形。通过Adams软件建立了力补偿机构虚拟样机,对其进行了运动学仿真,借助MATLAB求解运动学正反解结果与虚拟样机仿真结果对比,结果表明滑块的位移、速度及加速度理论曲线与仿真曲线的数据相同,验证了运动学反解和虚拟样机的正确性;通过模拟磨削受力的动力学仿真,得到了动平台以期望轨迹运动时滑块输入驱动力的变化规律。其次,借助Workbench建立了力补偿机构有限元模型,对其进行了静刚度分析和模态分析。通过刚度分析得知随着动平台位置的改变,机构对应的总体变形和刚度也随之改变,动平台越靠近边界位置机构变形越大,对应刚度越小,且变形大都发生在连杆上;通过模态分析得知在低阶固有频率下驱动丝杆振动比较剧烈,随着阶数提升,与动平台相连的连杆振动变得剧烈,振幅增大。最后,借助ANSYS将连杆柔性化,对机构进行了刚柔耦合动力学仿真得知,因连杆受力发生弹性变形及机构结构耦合而加剧连杆变形,致使动平台在磨削启动阶段的位移及速度曲线产生波动。结果表明对存在较长连杆的并联机构进行刚柔耦合仿真能够真实地反应机构的动态特性,验证了新型类磨削力补偿机器人的加工精度满足要求。