陈炳发 丁旺生 丁力平 陈文亮

( 南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016)

并联机构具有高刚度、高精度和高承载力等特点，因此在机器人领域得到了广泛应用.其中，5 自由度并联机构是少自由度并联机构中极为重要的一类，有着突出的应用前景［1］.在机构设计方面，王海东等［2］提出了4PSS +PRPaU 5 自由度新型并联机床的概念设计，Yi 等［3］提出了一种3 支链5 自由度2SPS + UPU 并联机构，Chen 等［4］提出了一种4UPS+RPS 5 自由度并联机构.上述机构的共同特点是能实现动平台的三维转动和两维移动共5 个自由度.但迄今为止，能实现三维移动和两维转动自由度的并联机构则相对较少.

当机构出现奇异位形时，其自由度会发生变化，使机构失去控制，甚至对机构造成破坏［5-6］.因此，奇异位形分析与规避是并联机构设计中的重要研究内容.目前，并联机构奇异性的研究方法主要有基于机构输入、输出速度的分析方法，Grassmann线几何法，基于矩阵的分析方法以及基于螺旋理论的分类方法等［7］.很多学者对并联机构奇异位形的规避也做了研究.Yiu 等［8］提出利用冗余驱动来消除奇异，然而该方法只能消除机构的驱动奇异，对运动奇异通常没有效果，同时可能会产生新的奇异位形; Sen 等［9］提出利用规划路径的方法来规避奇异位形，但是对于具有连续工作空间和轨迹控制要求的并联机构，通过轨迹规划规避运动奇异性是不可行的［10］，因此这类规避方法在实际应用中具有一定的局限性.文中采用约束支……