针对球面运动机构驱动方式问题,提出了一种新型液压驱动球形关节机构,该机构利用超全周转动马达及舵叶摆动马达作为驱动,可以实现超全周转动;由机构学理论推导了正逆运动学方程及雅克比矩阵,得出了机构的奇异位形;分析了机构的灵巧度性能指标及惯性力全域性能指标,通过仿真找到了机构性能较优时的结构参数.该关节机构具有结构紧凑、低耦合、负载大并且能够实现全方位输出的特点.

针对球面运动机构驱动方式问题,提出一种新型的二自由度液压驱动球形关节运动机构,该机构利用超全周转动马达及舵叶摆动马达作为驱动,可以实现球面的全方位输出。对该球形机构的动力学及轨迹跟踪控制进行研究,首先考虑机构惯性力及重力的影响,运用拉格朗日方程和欧拉方程建立了球形关节的动力学模型。在此基础上,采用一种鲁棒自适应分散控制策略对关节运动轨迹进行跟踪,该控制器由一个线性PD反馈加补偿不确定动力学的非线性自适应反馈构成,能够有效克服难于建模的摩擦力及外部扰动的影响,而仅需要了解该球形关节的输出位置及速度状态,最后能够保证全局的渐进稳定。仿真结果表明,利用该控制策略可以使球形关节具有良好的轨迹跟踪能力。