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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 哈尔滨工业大学 主编 李隆球 国际刊号ISSN 0367-6234 国内刊号CN 23-1235/T

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引用本文:张国英,刘冠峰,管贻生.一种2R1T类球面并联机构的瞬时速度分析[J].哈尔滨工业大学学报,2020,52(1):113.DOI:10.11918/201809058
ZHANG Guoying,LIU Guanfeng,GUAN Yisheng.Instantaneous velocity analysis of a 2R1T spheroid parallel mechanism[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2020,52(1):113.DOI:10.11918/201809058
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一种2R1T类球面并联机构的瞬时速度分析
张国英1,2,刘冠峰2,管贻生1
(1.广东工业大学 机电工程学院, 广州 510006; 2.广东技术师范大学 机电学院, 广州 510665)
摘要:
对一种2R1T(R表示旋转,T表示平移)的类球面并联机构进行了瞬时速度分析. 由于机构的动平台中心与基座中心始终关于过3个球关节的平面对称,利用几何法很容易获得动平台的位置解,然而机构的瞬时速度的计算则相对复杂,尤其是角速度的计算严重依赖姿态矩阵或完整雅克比矩阵的正确求解,并且计算效率低、容易出错. 为此,采用Riemann对称空间理论方法,从机构子链旋量系的对称性出发,建立各子链关节运动的约束,从而简化机构动平台瞬时速度的计算,机构所有可能的瞬时速度组成了一个线性空间,这个空间的基正好解释了机构的瞬时自由度. 最后,给出算例验证了该方法的正确性和有效性. 通过ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,机械系统动力学)软件仿真与理论计算对比,角速度误差控制在-0.004~0.006 rad/s以内,线速度误差控制在-0.01~0.015 mm/s以内,采用对称空间理论方法计算瞬时速度用时5.187 s.
关键词:  并联机构  刚体运动  旋量系  对称子空间  对称映射
DOI:10.11918/201809058
分类号:TH112
文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金(51375095);广东省人民政府联合基金重点项目(U1401240);国家国际科技合作专项(2015DFA11700)
Instantaneous velocity analysis of a 2R1T spheroid parallel mechanism
ZHANG Guoying1,2,LIU Guanfeng2,GUAN Yisheng1
(1.School of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China; 2. School of Mechatronic Engineering, Guangdong Polytechnic Normal University, Guangzhou 510641, China)
Abstract:
The instantaneous velocity analysis of a 2R1T (R denotes rotation, T denotes translation) spherical parallel mechanism was performed. As the center of the moving platform of the mechanism and the center of the base are plane-symmetric about the three spherical joints, the position solution of the moving platform can be easily obtained by using geometric method, but the calculation of instantaneous velocity is relatively complicated. In particularly, the calculation of angular velocity is heavily dependent on the correct solution of the rotation matrix or the complete Jacobian matrix, and the calculation efficiency is low and error-prone. For this reason, the Riemann symmetric space theory method is used in this paper. Starting from the symmetry of the subchain screw system, the constraints on joint movement of each subchain are established and the calculation of instantaneous velocity is simplified. Instantaneous velocity forms a linear space of which the base just explains the instantaneous degree of freedom of the mechanism. Finally, an example is given to verify the correctness and effectiveness of the method. By comparing ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) software simulation with theoretical calculation, the angular velocity calculation error is within a range of -0.004 rad/s~0.006 rad/s; and the linear velocity calculation error is within a range of -0.01 mm/s~0.015 mm/s, the calculation time is 5.187 seconds by using the symmetric space theory.
Key words:  parallel mechanism  rigid body motions  screw system  symmetric subspaces  reflective symmetry

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