2-CPR/UPU三平移并联机构运动学分析与优化设计

李丽红 张发海 朱 磊

（1 江苏安全技术职业学院 机械工程学院， 江苏 徐州 221000）

（2 中国矿业大学 材料与物理学院， 江苏 徐州 221116）

0 引言

空间三平移并联机器人机构具有结构刚度大、控制精度高、承载能力强等优点而被广泛应用于工业包装、航空航天、3D 打印等领域[1]。Vischer 等[2]最早提出三平移DELTA 机构；Tsai等[3]提出一种空间三平移并联机构，其支链由平行四边形机构、移动副构成。此外，还有一些学者研究了通过DELTA 机构衍生出的三平移并联机构[4]。以上机构都有耦合度大于等于1 的特点，这也使得机构不具有运动解耦特性，直接导致三平移机构动力学分析、运动规划与控制分析过程十分复杂。

目前，解耦空间三平移并联机器人机构的设计与研究成为国内外学者关注和研究的热点[5]。毛玺等[6]设计了一种支链完全对称分布且零耦合度的三维纯平移并联机器人机构，并根据螺旋理论方法对运动输出特性进行了计算；建立运动学方程并得到机构的位置解、速度、加速度等运动学分析；通过Matlab 和SolidWorks 联合仿真得到样机的位移、速度、加速度等参数所对应的运动规律曲线图；在此基础上，研究得到位置工作空间及其奇异性特征。季晔[7]设计了一种弱耦合且无奇异的三平移并联机构，通过螺旋理论和Kutzbach-Grubler 公式推导验证了机构运动性质；建立约束方程并得到运动学位置方程解析式，根据雅可比矩阵分析得到机构无奇异位置特征；根据五次多项式对机构动平台参考点进行了轨迹规划。……