新型平面2-DOF并联机构概念设计、建模及控制研究
冯世顺1
张珺鹏1
梁栋2
畅博彦2
1.天津工业大学 机械工程学院,天津 3003872.天津工业大学 机械工程学院,天津 300387;天津工业大学 天津市现代机电装备技术重点实验室,天津 300387
摘要：[目的]针对物流分拣、食品搬运等场景对高速、紧凑型自动化装备的需求,设计并提出一种新型平面2-自由度(2-Degree-Of-Freedom,2-DOF)并联机器人,旨在通过系统的构型设计与性能验证,为其工程应用提供参考.[方法]首先,基于启发式策略对3-PUU机构进行构型衍化,提出2-PUU-D与2-PUU-R两种新构型,并优选对称性更佳的2-PUU-R构型进行深入研究;其次,采用闭环矢量法建立其位置正、逆解模型,并推导各构件与末端间的速度、加速度映射关系;然后,基于虚功原理建立系统的刚体动力学简化模型,并利用Simscape软件进行多体动力学仿真以验证模型准确性;最后,提出一种基于反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的非线性计算力矩控制(Nonlin-ear Computed Torque Control,NCTC)策略,在Simulink软件环境中搭建控制模型,并与传统计算力矩控制(Computed Torque Control,CTC)进行对比仿真.[结果]动力学模型求解的最大驱动力与仿真结果的误差不超过2.5 N,模型精度可靠;BP神经网络控制策略的轨迹跟踪误差为10-4 m量级,优于传统计算力矩控制的10-3 m量级;机器人完成单次"抓取-放置"动作耗时0.365 9 s,结构布局合理,可有效满足工业生产的高精度、高效率需求.
关键词：并联机器人构型设计运动学分析动力学建模控制策略
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(52175243)
论文发表日期：2026-04-15
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：9( 32-40 )
英文信息