3-RHUR/PUS+PP混联机器人构型与性能分析

田 昕 赵铁石 王 唱 李二伟 盛 煜

(1.燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室， 秦皇岛 066004；2.燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室， 秦皇岛 066004)

0 引言

与串联机构相比，并联机构具有结构紧凑、刚度高、承载能力大等优点，因此有关学者对此进行了广泛研究[1-5]。但并联机构工作空间相对较小，串并混联机构可以结合串联机构和并联机构的优点，更易满足机器人工作空间和高刚度的综合性能需求。Tricept系列[6-7]和Exechon系列[8]机器人以及TriVariant混联机械手[9-10]等，通过采用两转一移三自由度并联机构串联两自由度摆头的混联形式，取得了良好效果。但由于工作空间小、双摆头结构复杂和制造精度要求高等原因，影响了其推广使用。采用并联头串联移动导轨形式的混联机器人，如搭载3-PRS 机构的ECOSPEED系列混联机器人[11-12]，其自身刚度更易保障，且易获得导轨移动方向更大的工作空间。由于3-PRS 机构工作空间与RS铰链间连杆长度成正相关，影响了其大工作空间的刚度性能。TIAN等[13]提出了四自由度并联头串联移动导轨的五自由度机器人构型，但由于并联机构的限制，其Y方向移动量很小，只适用于该方向小范围移动的情况。

在提升机器人综合性能方面，LIU等[14-15]提出了运动/力传递性能指标，并对3-PRS并联机构进行了优化和尺寸设计。ZHANG等[16]采用遗传算法对球形机构的全局条件数和工作空间进行了优化。ZHANG等[17]采用差分进化算法对3-UPU并联机构的刚度和可达工作空间进行了优化。文献[18]考虑机构的动力学性能、速度性能和刚度性能，采用改进的加权求和法进行了多目标优化。……