2PRS-2PSS并联机构的设计与运动学分析

张彦斌 丁 丁 吴 鑫 王增辉 赵浥夫

河南科技大学，洛阳，471003



2PRS-2PSS并联机构的设计与运动学分析

张彦斌 丁 丁 吴 鑫 王增辉 赵浥夫

河南科技大学，洛阳，471003

设计出一种两移动两转动的四自由度2PRS-2PSS并联机构。以该机构的4条分支运动链的主动移动副轴线与静平台的夹角为变量。首先根据方位特征集理论分析了该并联机构的运动输出特性；再基于矢量法对其运动学进行分析，推导出机构的位置和姿态的正解、逆解，进而推导出其速度和加速度方程；然后基于机构雅可比矩阵的奇异性，详细讨论了机构可能存在的奇异位形；最后，通过算例仿真验证了理论分析的正确性。

并联机构；自由度；运动学分析；奇异性

0 引言

近年来，并联机构的应用越来越广泛，但多数情况下不需要全部的6个自由度，因此设计满足使用要求的少自由度并联机构成了本领域的研究热点[1-4]。在实际应用中，往往根据不同的工作需求选择相应自由度类型的并联机构，例如具有3个自由度的DELTA[5]机器人已在包装、医药工业上广泛应用，而五自由度并联机构多用在数控加工中心[6]。空间四自由度并联机构是少自由度并联机构中的一个重要分支，根据动平台运动输出特性的不同，四自由度并联机构可以划分为3种类型，即三移动一转动型[7](3T1R)、一移动三转动型[8](1T3R)、二移动二转动型(2T2R)。空间2T2R型并联机构同时具有2个移动自由度和2个转动自由度，能够完成较为复杂的动作，已有不少学者对此类机构进行研究[9-10]。……