朱 伟 时宽祥 王 烨 沈惠平 段恩业

(常州大学机械工程学院， 常州 213164)

0 引言

绳驱动并联机构[1](Cable-driven parallel mechanisms, CDPMs)是一种用绳索驱动代替刚性杆驱动的并联机构，它具有工作空间大、运动速度快、承载能力强、柔顺性好等特点。绳驱动并联机构CDPMs可分为欠约束CDPMs(nm+1)。由于绳索只能受拉，所以完全约束和过约束的CDPMs可以实现完全控制，而欠约束的CDPMs则需要增加辅助力来实现控制[2]。MING等[3]提出将重力看作虚拟驱动绳索，并从理论和试验上证实了欠约束CDPMs在重力作用下是可控的，此后，这一方法被广泛应用于欠约束CDPMs的驱动控制[4]。为了使并联机构只存在移动自由度，通常在支链中采用平行四边形结构，如经典的Delta[5]机器人，这种构型方式同样适用于CDPMs。BOSSCHER等[6]将平行四边形支链应用于CDPMs，提出一种平行绳索结构的欠约束绳驱并联机械手，这类由平行绳支链结构构成的CDPMs在运动中只要同组绳索与动、静平台的链接点构成平行四边形，则动平台的姿态始终不会改变[7]。VU等[8]在此基础上使用3组绳索构成3个平行四边形支链，机构动平台只能作空间平移运动，并且通过雅可比矩阵的奇异性确定了机构的工作空间。

相比刚性并联机构，CDPMs虽有上述诸多优点，但同时存在绳索张力不足、刚度较差[9]等缺点。为了改善绳驱并联机构的力学性能，BEHZADIPOUR等[10]提出通过增加刚性杆来改善CDPMs刚度，并通过构建等效弹簧的方法建立机构的刚度矩阵，结果表明这种方式可有效提高CDPMs的结构刚度。ZHANG等[11]在3自由度平行绳结构的CDPM中增加了一条中间弹性支链，不仅提高了绳索张力，使机构各组绳索在运动中分别保持平行，而且改善了机构运动性能。……