彭红梅，陈亚，陆彩满，刘艳梨，吴洪涛

新型四自由度3T1R并联机器人机构运动学分析与优化设计

彭红梅1，陈亚1，陆彩满1，刘艳梨2，吴洪涛2

（1.江苏安全技术职业学院 机械工程学院，江苏 徐州 221011；2.南京航空航天大学 机电学院，南京 210016）

针对自动化生产线分拣需求，提出一种新型四自由度的三平移一转动（3T1R）并联机器人机构。根据方位特征集设计理论验证并联机器人机构的运动性质。利用机构的构型特点建立运动学方程模型，对其进行位置正解和逆解的分析，通过数值法搜索得到并联机器人机构的工作空间图形和转动能力等高线图。同时分析并联机器人机构的雅可比矩阵X以及奇异性。最后以工作空间最大化作为适应度函数，基于遗传算法对机构结构尺寸进行最优化分析。该机构操作空间具有规则形状、无空洞、较大的特点，优化后的并联机器人机构工作空间性能提升45%。操作空间内运动灵活性较好，优化后工作空间性能得到显著改善。在电子包装自动化生产线搬运分拣领域具有较好的应用前景。

3T1R；并联机器人机构；方位特征集；工作空间；转动能力；奇异位形

三平移一转动（3T1R）并联机器人机构因其具有精度高、承载能力强、刚度大等诸多优点，广泛应用于分拣、包装及搬运等工程实际领域[1-2]。3T1R动并联机器人机构可通过改变动平台的姿态角使得工件姿态得以调整。在物料分拣、自动搬运、零件装配等应用场景中具有较好的应用前景[3-4]。

近年来3T1R并联机器人机构的分析与综合研究一直是学者们研究的重点。……