支链偏置的并联机构工作空间分析及尺度综合

摘要

以设计结构紧凑、工作空间大的力/触觉反馈器为目标,研究了Delta并联机构的运动学和工作空间特性.在改进Delta机构的基础上,引入支链机构的偏置安装角度α,利用矢量法求解了机构的位置逆解和正解,并通过算例验证了方程求解正、逆解的正确性;根据逆解公式推导出单开链子空间包络体边界方程,绘制分析了驱动杆与摆动杆长短不同时3种情况下的子空间几何形状.然后,详细讨论了α对整体工作空间和机构总体外围尺寸的影响,采用数值法得出了偏置安装角度a与工作空间最大内切球体体积的关系图、偏置角度与整体外围尺寸的关系图,并利用matlab绘制出整体空间截面图.最后,以上述最大内切球体为设计空间,结合雅克比矩阵条件数给出设计实例.验证结果表明,采用该设计方法能够满足对Delta机构的优化设计要求.