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可重构单驱动3-RRR平面并联机构连杆曲线与姿态的数值解法

2021-06-24李庠李瑞琴李辉宁峰平

兵工学报 2021年5期

李庠,李瑞琴,李辉,宁峰平

(中北大学 机械工程学院,山西 太原 030051)

0 引言

目前,在多工件多位姿的搬运、装配、包装等领域主要采用多驱动的并联机构[1]、串联机构[2]或者连杆机构[3]来实现。多驱动的并联机构由于其正解复杂,导致其控制系统复杂,而单驱动能够简化控制系统,使机构摆脱对传感器的依赖,显著降低连续驱动时的能耗。因此,实现多个精确位姿的单驱动平面并联机构在工程上有重要的应用价值。

3-RRR平面并联机构是典型的平面并联机构,相关文献研究了其运动学和动力学性能[4-8]。Li等[9]研究了3-RRR机构的曲柄存在条件,揭示了该机构的可转动性。Zhang等[10]采用转换驱动模式的方法,在不改变其拓扑结构、不增加冗余的情况下消除平面3-RRR机构的Ⅱ型奇异性。Quintero-Riaza等[11]提出了一种平面并联机构的尺寸综合方法并应用于3-RRR机构,能够优化得到预期的灵巧度好、传动力大、覆盖特定工作区间的机构。

有些学者将平面并联机构约束为连杆机构,进行机构综合分析。Soh等[12]提出由一个平面并联机构约束两个R-R(转动- 转动)的曲柄综合方法,设计出能够实现5个指定位姿的8连杆机构。Chen等[13]通过一个连杆连接两个4连杆,生成一种能够实现11个指定位姿的8连杆机构。Chung[14]提出将两个4杆机构串联起来转化为可以实现17个指定位姿的连杆机构,但该机构具有两个自由度。Surez-Velsquez等[15]提出了一种1自由度的连杆机构,可以实现8个指定的位姿。

Bai等[16]提出的一种通过平行四边形机构约束3-RRR平面并联机构得到1自由度平面并联机构的连杆综合方法,计算得到动平台能够实现10个位姿。……

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