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并联机构的雅可比矩阵表示了操作空间与关节空间之间速度与力的传递关系,是并联机构性能分析与评价的基础。一般而言,对于大多数并联机构,其雅可比矩阵会随着机构位姿的变化而变化,机构的运动和力等各项性能参数也会随之变化。倘若并联机构的雅可比矩阵在工作空间各位置姿态下均能始终保持恒定,则机构运动与力等各参数的输入输出间映射关系将维持不变,这将不仅为机构的分析与设计带来诸多便利,而且对提高并联机构的控制精度有着重要意义。基于此,本课题将开展对具有恒定雅可比矩阵特性的并联机构进行相关研究。主要研究内容如下:首先,讨论了主运动螺旋和恒传递螺旋的关系。给出了移动并联机构的雅可比矩阵保持恒定的判定准则;基于传递螺旋和动平台自由度性质,对转动并联机构和混合运动并联机构进行分类,并给出了其雅可比矩阵保持恒定的判定准则。其次,介绍了恒定雅可比矩阵并联机构的构型综合原理,即首先给出了恒定雅可比矩阵并联机构的分支构型综合流程,然后,基于综合出的各类分支对此类机构进行构建,得到了雅可比矩阵恒定的并联机构的分支构成。再次,基于约束螺旋综合理论和恒定雅可比并联机构判定理论,首次系统地综合了满足恒定雅可比矩阵判定理论的分支自由度为5,4,3和2的并联机构分支。通过将这类分支一定布置,使其满足机构自由度性质对应的几何条件,通过选取合理的输入运动副便得到了雅可比矩阵恒定的并联机构。最后进一步阐述了第Ⅱ类和第Ⅲ类转动机构和第Ⅰ类和第Ⅱ类混合运动机构的雅可比不能保持恒定的原因,以及第Ⅰ类转动机构和第Ⅲ类混合运动机构若雅可比矩阵恒定,则必是各向同性机构的论断。最后,讨论了实现雅可比矩阵部分恒定的几种情况,讨论了雅可比矩阵部分恒定的移动,转动和混合运动并联机构分支构建的几种情况。通过分别对雅可比矩阵部分恒定的移动并联PPRR-CRR-CPR机构和两移一转并联3-PPR机构进行速度分析,验证了上述理论的正确性。