摘要：设计了一种新型的可变胞运动副,可用于实现3-转动副转动副转动副(Revolute-joint,revolute-joint,revolute-joint,RRR)平面并联机构的重构,进而推导并验证了R-R-R和转动副移动副转动副(Revolute-joint,prismatic-joint,revolute-joint,R-P-R)两种模式下的运动学模型包括正解方程和逆解方程,可用于计算并联机构的奇异位形和工作空间。研究结果表明:所设计的可变胞运动副能够实现机构的重构功能;两种模式下的运动学正解算法一致,均为一元八次方程;R-R-R型的运动学逆解为三个一元二次方程,R-P-R型的运动学逆解可直接用两点间的距离公式表达。最后,通过虚拟样机实验,验证了运动学模型的正确性。

摘要：首先,以3条支链直线交于同一点为判定准则,推导机器人的Hunt奇异曲面方程。研究发现,3‑转动副移动副转动副(Revolute‑joint,prismatic‑joint,revolute‑joint,RPR)平面并联机器人的Hunt奇异曲面方程与运用雅可比代数法得到的输出奇异曲面方程完全相同,即两曲面重合。其次,辨识出该机器人4类较常见的Hunt奇异位形,并将它们的奇异轨迹描绘在奇异曲面上,有助于揭示奇异位形之间的关系。接着,设计了3种特殊结构的3‑RPR平面并联机器人,并分析了它们的Hunt奇异性。结果表明,该机器人的Hunt奇异特性对几何结构的依赖性较大。最后,通过虚拟样机和实物样机的实验,论证了3‑RPR平面并联机器人的Hunt奇异性。

摘要：在并联机器人的各种奇异位形中,边界奇异是最容易产生的,且该位形下机器人的运动学和力学传递性能极差。以3-RRR平面并联机器人为研究对象,从位置反解的角度,对边界奇异位形的个数进行了研究。首先,运用图解法,确定了并联机器人的位置反解退化为唯一解时的位形条件。其次,基于该条件,构造并代数求解了8个位形方程。研究发现,该机器人最多只可能存在28个完全边界奇异位形。接着,引入“尺度数轴”概念并结合尺度判别式,分析了姿态角失根和重根的情况,进而提出了一种计算实际完全边界奇异位形个数的新方法。最后,通过样机实验,验证了新方法的正确性。本研究为无奇异工作空间计算和路径规划奠定了理论基础。

摘要：以3-RPR平面并联机构为研究对象,通过设计一种在驱动、被动和锁定3种状态之间相互切换的移动副和转动副锁定装置,实现机构的重构。对重构前、后机构的静刚度特性进行理论建模和软件仿真。通过锁定任意两个运动副的方式,实现机构的拓扑重构。根据动平台的运动状态对锁定方式进行分类,并建立机构的反向运动学模型。对机构的雅克比进行推导,并基于虚功原理,推导静刚度矩阵。最后,对重构前、后的机构进行静力学虚拟实验,对比分析实验数据。结果表明:拓扑重构可以提升平面并联机构的静刚度性能。特别地,动平台做定轴转动时,其静刚度的提升效果尤其明显。这为少自由度可重构并联机构的性能评价和参数优化提供了理论依据。