2-UPR-SPR并联机构尺度综合

doi:10.3901/JME.2015.21.024

机械工程学报 ›› 2015, Vol. 51 ›› Issue (21): 24-32.doi: 10.3901/JME.2015.21.024

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2-UPR-SPR并联机构尺度综合

王飞博¹, 陈巧红², 武传宇¹, 李秦川¹

1. 浙江理工大学机械与自动控制学院杭州 310018；
2. 浙江理工大学信息学院杭州 310018

收稿日期:2014-11-11 修回日期:2015-09-04 出版日期:2015-11-05 发布日期:2015-11-05
通讯作者: 陈巧红，女，1978年出生，副教授。主要研究方向为并联机构计算机辅助设计和人工智能等。 E-mail：chen_lisa@zstu.edu.cn
作者简介:王飞博，男，1988年出生。主要研究方向为并联机构性能分析和尺度综合等。 E-mail：wfbace@hotmail.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51275479)

Dimensional Synthesis of a 2-UPR-SPR Parallel Manipulator

WANG Feibo¹, CHEN Qiaohong², WU Chuanyu¹, LI Qinchuan¹

1. Faculty of Mechanical Engineering and Automation, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018;
2. Faculty of Informatics and Electronics, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018

Received:2014-11-11 Revised:2015-09-04 Online:2015-11-05 Published:2015-11-05

摘要/Abstract

摘要： 五自由度Exechon机器人被广泛应用于高端制造业，其由具有两转一移三自由度的2-UPR-SPR并联机构和RR串联机构组成(U代表虎克铰，P代表移动副，R代表转动副，S代表球副)。目前对Exechon中并联机构的尺度综合鲜见报道。运用基于螺旋理论的运动/力传递性能指标对Exechon中并联机构2-UPR-SPR进行尺度综合。建立机构运动学反解模型，并对机构进行螺旋分析，得到2-UPR-SPR并联机构的局部传递性能指标和全域性能指标，作为机构运动/力传递性能评价准则。结合空间模型法，获得2-UPR-SPR并联机构的相关指标性能图谱，且根据工程实际需要确定最优区域，在该区域内选取多组数值实例并进行最优筛选。

关键词: 尺度综合, 螺旋理论, 性能指标, 并联机构

Abstract:

The Exechon manipulator consists of a 2-UPR-SPR PM (parallel manipulator) which can perform two coupled rotational DOFs and one translational DOF and a RR serial manipulator (where U is a universal pair, P is a prismatic pair, R is a revolute pair, and S is a spherical pair). It has been extensively applied to advanced manufacturing industry. Few literatures focus on the dimensional synthesis of the 2-UPR-SPR PM until now. Based on the concept of screw theory, the dimensional synthesis of the 2-UPR-SPR PM is addressed by taking motion/force transmission into account. The inverse kinematics module and screws of the manipulator are analyzed. The local transmission index and global transmission index are defined as the performance evaluation criterion of the manipulator. With the approach of optimal design space, the atlases of performance indices are presented. The optimum region is obtained according to the demands of practical application requirements, where all the possibilities of the dimensionless parameter of the manipulator are included, and a set of numerical resultants are randomly chosen from the optimum region in order to determine the best parameters that satisfy practical requirements.

Key words: dimensional synthesis, performance indices, screw theory, parallel manipulators

王飞博, 陈巧红, 武传宇, 李秦川. 2-UPR-SPR并联机构尺度综合[J]. 机械工程学报, 2015, 51(21): 24-32.

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Dimensional Synthesis of a 2-UPR-SPR Parallel Manipulator

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