一种运动解耦特性优良的三平移并联机构——拓扑设计与分析
佘星宇
沈惠平
孟庆梅
朱小蓉
李菊
常州大学 现代机构学研究中心,常州 213164
摘要：[目的]优良的运动解耦特性能够显著简化机构的后期运动规划、控制、误差及动力学分析,但目前针对具备该特性机构的研究仍较为缺乏.为此,根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计了一种运动解耦性优良且零耦合度的三平移并联机构.[方法]首先,对所提机构进行了拓扑分析,求得其方位特征(Position and Orientation Characteristic,POC)集、自由度、耦合度及拓扑解析表达式;其次,使用基于拓扑特征的机构运动学建模与分析方法,求得所提机构的符号式位置正、反解,并通过正解求得机构的工作空间,通过导出基于位置逆解方程的雅可比矩阵求得机构奇异性;再次,基于虚功原理的序单开链法,对所提机构的动力学性能进行分析,求解了所提机构所需的驱动力,并采用差分进化算法对机构几何尺寸参数进行了优化设计;最后,给出所提机构的一种应用场景的概念设计.[结果]结果表明,经差分进化算法优化后的机构的工作空间明显增大;所提机构具有零耦合度且更易求出符号式正、反解,运动解耦大幅简化运动规划.
关键词：并联机构拓扑设计运动解耦耦合度逆向动力学符号式位置正解
分类号：TH112(机械学（机械设计基础理论）)
资助基金：国家自然科学基金(52375007)江苏省产业前瞻与关键核心技术重点项目(BE2021016-2)江苏省产业前瞻与关键核心技术重点项目(BE2021016-4)
论文发表日期：2025-12-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 20-30 )
英文信息