一种新型并联机构的工作空间分析①

桂兴春， 胡晓平， 李彩花， 陈永波， 薛 迪

(佳木斯大学机械工程学院，黑龙江 佳木斯 154007)

0 引言

并联机床与传统机床相比具有刚度好、承载能力大、速度快，位置精度高，结构紧凑等特点，在机械工业中具有很重要的地位和发展价值，很多情况应用二、三、四或五自由度的机构就可以满足使用要求，由于相对于六自由度并联机构，少自由度并联机构具有结构简单、造价低等特点，并且在构造并联机床、以及各种特殊用途机器人方面有着广阔的应用前景，近年来倍受关注并开始成为机器人领域的一个新的研究热点.工作空间是并联机构的一个最重要的性能指标[1]在机床结构设计时，往往需要考虑工作空间的形状对工作空间的影响，因此工作空间是并联机构设计和优化的主要因素.

1 机构组成及拓扑结构特征

UPS－2RPS并联机构[7]是含有串联输入支链的具有两个平移和两个转动自由度的新型少自由度并联机构.该并联机构(如图1)是由动平台、定平台及连接他们的三条支链构成，这里，U，P和S分别表示虎克铰、移动副和球副.支链UPS、RPS与动平台之间通过球铰相连，UPS支链与定平台通过虎克铰相连，两条RPS支链通过转动副与定平台相连，3P内副和1R外副为主动副，两条RPS支路结构相同，机构耦合度k=0，具有完全控制解耦性.一条支链的主动内副P与主动外副R够成串联输入.但支路间为并联输入，因此不失并联机构的特性.文献[7]给出了该机构基于支路单开链单元的并联……