带有约束支链的二自由度绳牵引并联机构的运动性能分析

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绳牵引并联机构(wire-driven parallel mechanism)是20世纪80年代出现的一类新型并联机构,它以绳索代替传统并联连杆机构的连杆,将驱动器的运动和力以绳为介质并行转换成动平台的运动和力的装置,折衷了串联机器人与并联连杆机器人的优缺点,具有较高的刚度、精度和负载能力,结构紧凑,工作空间较大。   本文将从带有约束支链的二自由度绳牵引并联机构的构型分析、运动学正反解分析、工作空间和奇异性分析,及机构的实例仿真和三维建模等方面进行研究,为该类绳牵引并联机构的开发与应用提供理论指导。   首先,在分析绳牵引并联机构的构型和自由度的基础上,给出一种带有约束支链的二自由度绳牵引并联机构,研究其自由度,确定其构型形式。然后对给出的带有约束支链的二自由度绳牵引并联机构进行运动学分析,用封闭矢量法建立了机构的位姿反解方程,提出了机构位姿正解的数值解法,并求得了机构的速度和加速度正反解方程及雅可比矩阵,并对位姿反解方程进行了简单验证。   其次,介绍了绳牵引并联机构的工作空间和奇异性的类型和分析方法,并针对本文提出的机构进行了工作空间和奇异性的分析。讨论了各个机构参数变化对机构工作空间的影响,并提出了机构无干涉的设计方法。   最后,根据以上分析,对机构用于太阳跟踪装置的实例进行仿真分析,并用SolidWorks建立了机构的三维实体模型。根据机构的反解模型,通过用MATLAB软件对机构动平台工作轨迹、速度及绳长变化,绳速度变化等方面进行仿真分析,得出机构工作平稳可靠,从而证明机构的分析和研究具有实际意义,为该机构的后续研究提供基础,并为绳牵引并联机构的研究提供资料。  
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