四自由度2PPPaR并联机构运动学及性能分析

摘要

提出一种可以实现三个移动和一个转动(3T1R)的新型四自由度并联机构—2PPPaR并联机构,它通过两个转动副将两条相同支链与动平台相连,每条支链均采用平行四边形机构,通过安装在水平和垂直方向的两台直线电机驱动。该并联机构具有结构简单、构型对称、工作空间大、速度快且定位精度高的特点,可广泛用于高速高精度的分拣、包装、码垛操作中,具有较好的工业应用前景。基于螺旋理论验证了该机构自由度的数目和性质,分析了该机构的运动学特性,得到了其位置的封闭解,并通过算例进行了验证。基于机构的Jacobian矩阵分析了该机构的奇异性,给出了几种典型的奇异构型,利用解析法和数值法确定了机构的可达位置工作空间,分析姿态角和各设计参数对可达位置工作空间体积的影响,研究了机构可达位置工作空间的形状及满足的几何约束条件,为后续机构的优化设计和轨迹规划提供理论依据。