随着科学技术的不断创新与发展,在工业技术领域,并联机械臂发挥着越来越重要的作用。尤其是对于多自由度的并联机械臂,因其机构之间干涉小,工作空间紧凑,受到许多人的青睐。但是,在机械臂工作过程中,受到的外力作用会导致末端执行器发生变形,从而影响其动态特性和定位精度,因此,对并联机械臂的静刚度进行研究具有重要意义。本文将主要从以下几个方面研究(2-UPS+U)PU+2-UPS并联机械臂的刚度,并以此为基础进行优化设计。首先,分别建立并联机械臂动、静平台的参考坐标系,根据机械臂末端位姿,求解各支链的输入位姿参数。由机械臂的位置反解及机构的结构参数,获得该并联机械臂的工作空间,并分析其在工作空间中的灵活性。在上述基础上,建立运动学及静力学映射模型,并定义相应的评价指标,分析哪些因素对机械臂的运动学及静力学性能产生较大影响。其次,建立并联机械臂的静刚度解析模型。将其末端变形分解为UPU支链的弯曲变形和UPS支链的拉压变形,对这两种变形分别建立刚度模型,然后通过变形叠加原理,将各部分刚度叠加起来,这样就建立了该并联机械臂的静刚度模型。针对刚度模型,定义刚度评价指标,对影响整个机械臂刚度的主要设计变量进行优化。为了实现多目标、多变量的优化目的,这里采用遗传算法对设计变量进行优化。最后,建立该并联机械臂的有限元模型。因机构比较复杂,先将整个机械臂划分为运动部件与固定部件两部分,针对各部分特点分别采用不同方法建模,将其建立好的各部件存为宏文件形式,最后进行文件调用和坐标转换操作后,将各个部件组集起来就得到了整个机械臂的有限元模型。对整机有限元模型进行加载分析后,对比解析模型的刚度结果,从而验证了解析模型是正确的。