倪仕全,田大鹏*

(1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033;2.中国科学院大学,北京 100049)

0 引 言

并联机构具有高刚度、高精度、良好的动态性能、易于实现高速度等优点,在天线支撑、轮毂打磨、医疗器械等方面得到了广泛应用[1-5]。并联机构是一个多入多出非线性系统,目前,对其研究主要集中于运动学、动力学等方面。然而机构的驱动支链存在动力学惯量耦合现象,这种现象在机构高速、高加速运动中更加明显,严重影响了并联机构的动态性能[6]44[7]604。研究并联机构的惯量耦合特性对提升机构的动态性能具有重要意义。

由于并联机构耦合方面的研究主要集中于运动耦合、刚柔耦合等,对于刚度大、高速运动的并联机构,惯量耦合引起的动力学耦合现象更严重[8-10]。文献[11]对Stewart并联机构提出了惯量耦合特性的分析方法。文献[12,13]分析了Stewart并联机构惯量矩阵具有对角占优及机构关节间具有惯量耦合的特性。文献[14]研究了Stewart并联机构在关节空间中负载与电机惯量配比关系。文献[15]提出了3-PRS并联机构惯量耦合特性的分析方法,但没有针对动平台位姿耦合的关系进行解耦。文献[16]提出了Stewart并联机构的耦合惯量特性评价指标，并给出了指标在工作空间的分布规律。文献[17]针对CrossⅣ并联机构,提出了支链间耦合作用的等效惯量参数计算方法。

上述研究中缺乏统一描述惯量耦合特性的标度。文献[7]605研究了2(3HUS+S)并联机构在关节空间中的惯量耦合特性,并提出了降低主动支链间动力学耦合强度的措施;文献[6]50针对5 PSS/UPU并联机构提出了惯量耦合特性指标,并给出了指标在机构工作空间中的分布规律。……