沈惠平 尹洪贺 邵国为 杨廷力

(常州大学现代机构学研究中心， 常州 213016)

低耦合度3T1R并联操作手设计与运动学分析

沈惠平 尹洪贺 邵国为 杨廷力

(常州大学现代机构学研究中心， 常州 213016)

基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和机构结构降耦原理，设计了一种低耦合度能实现三平移一转动(3T1R)的SCRAR并联操作手机构。首先，阐述了该机构的组成，计算了该机构的耦合度k=1；然后，根据该机构的几何特点和运动约束，通过建立输入参数与动平台输出位姿参数间的约束方程，运用运动学序单开链法原理求解了位置正解的数值解，导出了其位置反解的解析解，用实例验证了位置正、反解的准确性；最后，基于位置反解得到了机构位置工作空间的形状与大小及Z向各截面形状，并基于Jacobian矩阵对机构奇异位形进行了分析。结果表明：该机构比H4、I4结构简单，在一组相同等效尺寸参数下其工作空间大、转动能力强。

并联机构； 方位特征集； 运动学； 三平移一转动； 低耦合度； 工作空间

引言

少自由度并联机构具有驱动构件少、工作空间大、运动耦合较弱以及制造成本低等优点。其中，对四自由度三平移一转动(3T1R)并联机构的研究、设计与应用还相对较少，但这类机构在工业生产、包装、电子产品的装配以及医疗等相关领域，应用前景广阔。

黄真等[1]基于螺旋理论，提出了一种4-URU型3T1R并联机器人；金琼等[2-3]基于方位特征输出矩阵和单开链理论，提出了一类3T1R并联机器人，并申请了一组5个3T1R并联机构的专利；……