周　鑫　许允斗　姚建涛　郑魁敬　赵永生

1.燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室,秦皇岛,0660042.燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,秦皇岛,066004



5-UPS/PRPU冗余驱动并联机构的内力分析与协调

周鑫1,2许允斗1,2姚建涛1,2郑魁敬1,2赵永生1,2

1.燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室,秦皇岛,0660042.燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,秦皇岛,066004

摘要：基于全雅可比矩阵和伪逆法求解了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机构的内力，并提出了一种基于冗余驱动变刚度的协调内力的方法。通过求解机构的变形协调方程，得到机构的全雅可比矩阵的加权广义逆，从而求得该5-UPS/PRPU冗余驱动并联机构的内力表达式，通过有限元软件验证了该方法的正确性。以相应的5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床为例，分析了冗余分支驱动刚度的变化对各个分支内力幅值的影响，进而提出了一种协调内力的方法。通过分析其内力随冗余分支刚度的变化分布情况可知，非冗余分支各个驱动螺旋以及冗余分支约束螺旋所对应的内力幅值可以通过在一定程度上增大冗余分支的驱动刚度来降低。该方法对机械结构设计人员以及控制系统搭建人员在提高系统精度、降低系统内力方面有重要的参考价值。

关键词:并联机构;冗余驱动;变刚度;内力

0引言

冗余驱动指机构的驱动数目大于其本身的自由度数目[1-2]。冗余驱动机构由于可以消除并联机构的奇异位形[3]，提高系统动态响应特性[4]，并且通过协调分配各个分支的驱动力，从而达到降低各个分支负载的效果[5]，因此被广泛应用于地震模拟器或机床[4-6]等对承载能力以及运动精度具有较高要求的场合。……