2-CPR/UPU三平移并联机构运动学分析与优化设计

简介

针对空间三平移并联机构输入/输出强耦合所引起的实时控制的问题,根据方位特征(Position and orientation characteristic,POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法,提出一种零耦合度的三平移并联机构,机构由2条CPR和1条UPU支链构成,有解析式位置正解、耦合度低、较好的运动灵巧性能、工作空间大等特点。分别对方位特征集、自由度、耦合度等主要拓扑特性进行计算,建立运动约束方程并得到机构输入、输出位置解析式。研究奇位异形发生的条件,并分析以雅可比矩阵条件数倒数的灵巧度和动平台执行末端的操作空间等运动性能指标,最后,以机构的全局灵巧度作为优化目标,选择蝗虫优化算法(Grasshopper optimization algorithm,GOA)进行尺寸参数的优化设计。为该并联机构结构设计和高精度位置控制提供理论参考依据。