具有大球面及完整球面工作空间的球面并联机构是大角域工作空间应用领域研究的重要方向之一。针对当前球面并联机构存在工作空间不足的问题,基于双摇杆机构输入与输出差异化的特性,提出了一种新型2自由度全球面解耦并联机构构型思想,设计了一种RR&P5R型2自由度全球面工作空间解耦并联机构;通过运动学分析,建立了该机构的运动学方程,给出了机构的位置、速度和加速度的表达式;以支链最小输入量q2为优化目标,对机构进行了结构尺寸优化;对RR&P5R型和RR&PRR型球面解耦并联机构进行了性能对比。结果表明,RR&P5R型具有更好的工作性能。研究结果将为大角域球面工作空间需求领域提供重要的理论依据。

提出了一种以压电陶瓷驱动、以柔性铰链传动的自解耦二维微位移平台。该平台通过桥式机构放大输入位移,并基于双四杆平行四边形导向机构实现二自由度运动解耦。建立了柔性铰链的伪刚体模型,推导出柔性铰链弯曲刚度、平台输出刚度表达式,通过能量法计算了平台一阶固有频率。经试验验证,平台工作行程为126.10μm×126.30μm,重复定位精度可达0.29μm,运动耦合率小于2.2%,一阶固有频率为1096.12 Hz。结果表明,文中的设计分析方法可靠,微位移平台性能表现较好,具有较高的实用意义。

基于对X-Y移动工作台的工作能力扩展，提出运动解耦的三维动力平台的设计方案，讨论其运动形式和驱动控制方式，同时根据动力平台的具体工作要求对其查间结构、连接传动方式和密封方式等进行具体设计分析。

根据基于方位特征集的并联机构拓扑结构设计理论和机构结构降耦原理,设计了一种低耦合度的3T1R运动解耦并联机构。首先,对一种耦合度κ为2的3T1R并联机构进行了结构降耦设计,得到了耦合度较低(κ1=1,κ2=0),但自由度和末端执行件输出运动类型均保持不变的新机型;又对其进行了运动解耦性分析,表明机构具有部分运动解耦;然后,导出了机构位置正、逆解方程和雅可比矩阵;最后,基于雅可比矩阵分析了机构奇异性,并进一步对该并联机构可达工作空间和转动能力进行了分析,得到了机构无奇异工作空间区域。结果表明,降耦机构具有结构简单、无奇异工作空间形状规则、体积大,且全工作空间所有位置的转动能力一致等特点,克服了一般并联机构耦合性强、控制复杂的弱点,具有较好的工业应用前景。

根据基于方位特征集方程的并联机构拓扑结构设计理论,设计出一种运动解耦、低耦合度(κ=1)且具有较大转角的新型选择顺应性装配机器手臂并联机构(RPa3R)2R-2RSS,并对该机构进行拓扑特性分析。基于序单开链运动学建模原理,给出了该机构位置正解封闭解的代数法,同时导出机构位置反解,验证了位置正解的正确性。基于位置反解,对该机构的工作空间、转动能力和奇异性进行了分析。

针对机器人关节中普遍存在的运动耦合、运动不够平稳、输出力矩小等问题设计了一种径向配油的单叶片转角自伺服液压摆动缸将其作为液压机器人关节的驱动机构该液压摆动缸具有运动平稳、输出力矩大的优点且其降低了液压机器人关节尺寸。通过ADAMS对三自由度解耦液压自伺服关节进行运动解耦性分析验证然后利用MATLAB/Simulink仿真记录三自由度液压自伺服关节末端所能到达的空间轨迹最终绘制出该三自由度液压关节的工作空间。仿真结果表明该三自由度液压自伺服关节具有运动平稳、输出力矩大、运动解耦、工作空间大的特点。