Exechon混联机器人的三自由度并联机构模块位置分析

中国机械工程 ›› 2010, Vol. 21 ›› Issue (23): 2785-2789.

Exechon混联机器人的三自由度并联机构模块位置分析

李彬1,2;黄田1;刘海涛1;赵新华2

1.天津大学，天津，300072

2.天津理工大学，天津，300384

出版日期:2010-12-10 发布日期:2010-12-15
基金资助:
国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2009AA04Z219，2007AA04Z203)
National High-tech R&D Program of China (863 Program) （No. 2009AA04Z219，2007AA04Z203）

Position Analysis of a 3-DOF PKM Module for a 5-DOF Hybrid Robot Exechon

Li Bin1,2;Huang Tian1;Liu Haitao1;Zhao Xinhua2

1.Tianjin University, Tianjin, 300072

2.Tianjin University of Technology, Tianjin, 300384

Online:2010-12-10 Published:2010-12-15
Supported by:
National High-tech R&D Program of China (863 Program) （No. 2009AA04Z219，2007AA04Z203）

摘要/Abstract

摘要：

以一种组成五自由度混联机器人Exechon的三自由度并联机构模块2-UPR&SPR为研究对象，利用解析法对其位置正/逆解进行分析。针对位置正解，得到了只含一个未知量的24阶多项式方程，给出了该机构位置正解的所有可能解的解析表达式，对于位置逆解，得到了其显式表达。算例表明，由正解方程得到的8个实数解对应4组镜像位形，逆解方程存在2个实数解，对应2种位形，从而得到该机构位置正/逆解的全部解析解。

关键词:

混联机器人, 并联机构, 位置正解, 位置逆解

Abstract:

This paper dealt with the inverse and forward position analyses of a 3-DOF parallel mechanism module, which formed the main body of a 5-DOF hybrid robot named Exechon. In the forward position analysis, a twenty-four order polynomial equation was derived, leading to 4 sets of mirror poses associated with 8 real solutions of the polynomial. In the inverse position analysis, an explicit equation was formulated to determine 2 poses associated with 2 solutions. Consequently, the entire set of solutions for the forward and inverse position analyses of the mechanism were found.

Key words: hybrid robot, parallel manipulator, forward position analysis, inverse position analysis

中图分类号:

TH112

李彬, 黄田, 刘海涛, 赵新华.

Exechon混联机器人的三自由度并联机构模块位置分析

[J]. 中国机械工程, 2010, 21(23): 2785-2789.

LI Ban, HUANG Tian, LIU Hai-Chao, DIAO Xin-Hua.

Position Analysis of a 3-DOF PKM Module for a 5-DOF Hybrid Robot Exechon

[J]. China Mechanical Engineering, 2010, 21(23): 2785-2789.

参考文献

[1]Neumann K E. Robot: US, 4732525 [P]. 1988-03- 12.
[2]D6rries Scharmann Technologie GmbH. Sprint Z3 [EB/OL]. [2006-12-10] http://www. ds-- technol- ogle. de/v3/products/index. php? id = 31& group_ id=9.
[3]黄田,李曚,李占非,等.非对称空间五自由度混联机器人:中国,CN1524662[P].2003-09-16.
[4]Huang T, Li M, Zhao X M,et al. Conceptual De- sign and Dimensional Synthesis for a 3--DOF Mod- ule of the TriVariant--a Novel 5--DOF Reconfigu- table Hybrid Robot[J]. IEEE Trans. Robot. Au- tom., 2005, 21(3):449-456.
[5]Lukanin V. Inverse Kinematics, Forward Kinemat- ics and Working Space Determination of 3 -- DOF Parallel Manipulator with S--P--R Joint Structure [J]. Periodica Polytechnica Ser. Mech. Eng., 2005, 49(1) :39-61.
[6]Lee T Y, Shim J K. Forward Kinematics of the General 6- 6 Stewart Platform Using Algebraic Elimination[J]. Mechanism and Machine Theory, 2001,36 : 1073-1085.
[7]Liang C G,Rong H. A Direct Displacement Solution to the Stewart Platform Mechanical Hand[J]. Jour- nal of Mechanical Engineering, 1991, 27(2) : 26-30.
[8]Wen F A,Liang C G. Displacement Analysis of the 6--6 Stewart Platform Mechanisms[J]. Mechanism and Machine Theory, 1994,29(4) :547-557.
[9]Joshi S A,Tsai L W. The Kinematics of a Class of 3 --dof, 4--leggecl Parallel Manipulators[J]. ASME Journal of Mechanical Design, 2003, 125 (1) ; 52- 60.
[10]Jun S H, Zhengg L Q, Liang G. Direct Positional Analysis for a Kind of 5--5 Platform in Parallel Robotic Mechanism[J]. Mechanism and Machine Theory, 1999, 34:285-301.
[11]Didrit O, Peritot M,Walter E. Guaranteed Solution of Direct Kinematic Problems for General Config- urations of Parallel Manipulator[J]. IEEE Journal of Robotics and Automation, 1998, 14(2):259- 266.
[12]Gosselin C M,Sefrioui J,Richard M J. On the Di- rect Kinematics of Spherical Three Degree of Free- dom Parallel Manipulators of General Architecture [J].ASME Journal of Mechanical Design, 1994, 116(2) : 594-598.
[13]Liu C H,Cheng S. Direct Singular Positions of 3-- RPS Parallel Manipulators[J]. ASME Journal of Mechanical Design, 2004,126(6) : 1006-1016.

[1]	李明磊, 贾育秦, 张学良, 刘丽琴, 杜娟, 温淑花, 兰国生. 基于多目标差异演化算法的并联机构结构优化 [J]. J4, 201016, 21(16): 1915-1920.
[2]	鲁开讲, 师俊平, 张锋涛. 平面三自由度并联机构动力学优化设计 [J]. J4, 201016, 21(16): 1926-1931.
[3]	龚峻山;方跃法;靳晓东. 基于并联手指结构的多功能灵巧手的设计与研究[J]. 中国机械工程, 2020, 31(23): 2837-2846.
[4]	王一熙1;吴广磊2;沈惠平1;李家宇1;孟庆梅1;李菊1;邓嘉鸣1. 半对称三平移Delta-CU并联机构的刚度建模与分析[J]. 中国机械工程, 2020, 31(17): 2050-2058.
[5]	沈惠平, 许可, 杨廷力. 基于单开链有序求解的机构正向运动学建模原理及其两种求解方法[J]. 中国机械工程, 2020, 31(14): 1647-1658.
[6]	刘红艺, 樊锐, 郭江真, 张维, 赵钦志, 陈五一. [可靠性建模及试验技术]面向数控机床可靠性试验的多维力随动加载装置[J]. 中国机械工程, 2020, 31(13): 1606-1612.
[7]	李永泉1,2;吴鹏涛1,2;张阳1,2;张立杰2,3. 球面二自由度冗余驱动并联机器人系统动力学参数辨识及控制[J]. 中国机械工程, 2019, 30(16): 1967-1975.
[8]	曾达幸;樊明洲;张庆武;王娟娟;杨彦东;侯雨雷. 一种少自由度并联机构误差特性分析方法[J]. 中国机械工程, 2019, 30(16): 1982-1988,2002.
[9]	张彦斌1,2,3;荆献领1;韩建海1,2;陈子豪1. 新型RR-RURU踝关节康复机器人机构的设计与分析[J]. 中国机械工程, 2019, 30(14): 1734-1741.
[10]	许允斗1,2;仝少帅1;王贝1;鞠忠金1;姚建涛1,2;赵永生1,2. 2RPU-UPR并联机构在天线支撑中的应用[J]. 中国机械工程, 2019, 30(14): 1748-1755.
[11]	杨彦东1;周治宇1;邓云蛟1;段艳宾2;窦玉超2;曾达幸1，3;侯雨雷1，3. 3-RSR型并联车载天线机构动力学优化与仿真[J]. 中国机械工程, 2019, 30(10): 1219-1225,1232.
[12]	沈惠平;吕蒙;朱小蓉;李云峰. 一种单自由度3T1R并联机构的拓扑设计及其运动学[J]. 中国机械工程, 2019, 30(08): 961-968.
[13]	沈惠平;吴成琦;许可;赵迎春;杨廷力. 一种零耦合度三平移并联机构的设计及运动学[J]. 中国机械工程, 2019, 30(06): 658-664.
[14]	沈惠平;赵迎春;许可;张震;杨廷力. 一种可重构、部分运动解耦的空间n维平移1维转动并联机构的拓扑及其运动学设计[J]. 中国机械工程, 2019, 30(04): 413-422.
[15]	李玉昆1,2;李永泉1,2;万一心1,2;强红宾2,3;张立杰2,3. 液压伺服驱动3-UPS/S并联稳定平台振动响应分析[J]. 中国机械工程, 2019, 30(04): 423-430.