摘要:构建3-PUU并联机构的位置方程,采用虚设机构法建立3-PUU少自由度并联机构的影响系数矩阵,包括矩阵和矩阵。采用影响系数矩阵和对位置方程微分的方式分别求得并联机构的驱动副与动平台间速度和加速度的映射关系,将影响系数法和微分法所得驱动副速度和加速度图谱与Adams仿真结果对比,通过对比三种分析方法所得曲线的一致性,验证影响系数矩阵、运动学理论分析的正确性以及仿真验证的可靠性,为机构的动力学分析、性能指标的建立以及优化设计提供了有力的理论基础。
关键词:3-PUU并联机构;少自由度;虚设机构法;影响系数;运动学
1引言
少自由度并联机构[1] 因其结构简单、控制容易等优点,在高速度、高精度发展方向上的机器人产业中具有广阔的应用前景。作为一种典型的三平移少自由度并联机构,3-PUU并联机构具有结构对称、驱动部件少、工作空间大、可操作性强等特点,在并联运动机床[2]、工业机器人[3]等方面应用广泛。随着3-PUU少自由度并联机构的广泛应用,衡量并优化其需求性能成为并联机构研究的热点问题。并联机构运动影响系数不仅能反映并联机构运动学和动力学本质[4-7],并且可以深入分析机构的可操作度、灵活性、各向同性等性能指标[8]。影响系数矩阵的正确建立直接决定着运动学、动力学理论分析的准确性,更是对并联机构进行性能分析以及优化设计的基本前提和保证。
在对少自由度三平移3-PUU并联机构位置分析的基础上,采用虚拟机构法[9]建立其影响系数矩阵,并运用虚拟影响系数法分析并联机构的驱动副与动平台间速度和加速度的映射关系。在给定3-PUU并联机构结构参数的前提下,通过位置约束方程求导、影响系数法这两种理论方法计算得到的曲线与利用Adams 软件进行运动学仿真得到的曲线相吻合,证明影响系数矩阵得到正确建立并且保证了运动学分析的正确性。
作者:李泽众,郭宗和,杜岩锦