一种可重构的空间开/闭链6R移动并联机构的设计与分析

摘要

移动并联机构的结构和运动模式对其移动性能的影响较大,而传统移动并联机构无法通过切换运动模式来适应复杂的地形环境.为提高移动并联机构的地形适应能力,以平面开/闭链6R(转动副)机构为基本单元,设计了一种可重构的空间开/闭链6R移动并联机构.通过控制单环6R机构的打开与闭合,该可重构移动并联机构可实现3种运动模式.其中,折叠模式时用于携带与储运;足式越障模式时可通过调节转动副角度来适应地面行走;滚动模式时可通过杆件的交替铺展支撑来实现在平面、凹凸或松软地面上的滚动.通过对可重构的空间开/闭链6R移动并联机构进行自由度分析和驱动配置,建立了该机构的运动学模型,并对其足式越障性能以及滚动模式在多种地形下的可行性进行分析.最后通过仿真分析来验证该机构的结构设计及其运动学模型的正确性.结果表明,可重构的空间开/闭链6R移动并联机构的3种运动模式均具有可行性和有效性,其稳定性和环境适应能力较为优良.研究结果为可重构移动机构的设计提供了参考.