柔索驱动并联机构工作空间算法与布局优化

摘要

为了研究不同的工作空间对机构性能评价的准确性和柔索布局对工作空间的影响,本文给出了完全约束和冗余约束柔索并联机构的力螺旋可行工作空间判断条件,即需要同时具备结构矩阵满秩、结构矩阵零空间元素大于0和柔索拉力具有根据实际情况确定的最大最小值限制;推导了力螺旋可行工作空间算法,并且采用8柔索6自由度并联机构进行验证;提出了8柔索并联机构布局方案并进行了工作空间仿真分析,确定新的布局方案对提高柔索并联机构工作空间的有效性.采用提出的算法对新布局方案的柔索与末端执行器铰接点位置进行优化,确定了最佳铰接点位置.结果表明:力螺旋可行工作空间相比于力螺旋封闭工作空间对机构性能评价更准确;布局方案比典型布局方案的力螺旋可行工作空间点数提升约19％.