2-UPR&2-RPU冗余并联机构动力学与功耗分析
2021-01-25林光春廖勋宝赵荣宽陈世超
工程科学与技术 2021年1期
关键词:模型
林光春,廖勋宝,赵荣宽,陈世超
(四川大学机械工程学院,四川成都610065)
自HUNT 1983年提出3-RPS并联机构以来,少自由度并联机构已经应用于诸多领域,其中具有两转一移(2R1T)的3自由度并联机构极具应用价值[1-2]。冗余并联机构是输入构件数目多于输出构件自由度数的并联机构,相对于一般的并联机构,其具有更高的刚度、更优的力传递性能和更大的承载能力等优点。因此,具有2R1T 3自由度的冗余并联机构也是学者们研究的热点[3-7]。
运动学及动力学分析是并联机构研究的基础。周结华等[8]对空间3自由度的4-SPS/S冗余驱动并联机构进行运动学分析;陈修龙等[9]提出一种4-UPSRPU空间4自由度冗余并联机构,利用矢量法建立该机构位置反解、速度求解和加速度求解的运动学模型。并联机构的动力学模型可以通过Lagrange法、牛顿-欧拉法、虚功原理等方法进行构建[10-12]。牛雪梅等[13]运用最小二范数法对一种新型机构工作空间的非约束等效广义力到轴向驱动力进行优化。Lee等[14]采用驱动力二范数对冗余并联机构进行了能耗分析,结果表明冗余驱动能够明显地降低并联机构的功耗。周鑫等[15]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。董成林等[16]对含冗余驱动支链4-UPS&UP并联机构的运动学性能进行分析,并在相同条件下与3-UPS&UP并联机构进行对比,得到前者运动学性能优于后者的结论。胡小亮等[17]分别利用驱动力二范数与最小驱动总功率对机构驱动力和能耗进行优化,结果表明,冗余驱动能够明显地降低驱动器的瞬时驱动力以及机构运动过程的功耗。……
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