四自由度并联机器人刚度分析

摘要

并联机器人相对于串联机器人具有高精度和高承载能力，被广泛用于汽车车轮装配，以及对于车船的运动模拟等。以前对于并联机器人刚度的研究多是对于平面三自由度机构或是六自由度空间机构，他们的雅克比矩阵可以直接利用矢量方程的方法得到，但是对于本文所设计的四自由度的并联机构而言，它的雅可比矩阵6×4的矩阵不是方阵，因此不能直接按照通常的矢量方程方法求刚度矩阵。本文中采用螺旋理论的方法求其雅可比矩阵，然后根据公式K=KJTJ求出了机器人对应的刚度矩阵，分析了机器人的条件指数，画出在此机构的最大及最小刚度曲线，通过刚度曲线可以评价出此机构在各个方向上的刚度的好坏。