含支链闭环的结构冗余平面并联机构静力学分析

摘要

针对一款可实现工件抓取等任务的平面结构冗余并联机构进行静力学分析.首先,阐述机构的设计原因,分析该机构的结构组成,并建立其运动学反解模型.其次,基于微分法建立整机雅克比及闭环支链雅克比矩阵,并基于虚功原理,分别搭建给定结构冗余支链位置下非冗余状态时的静力学理论模型及给定动平台位姿下的闭环支链静力学理论模型,由此完成整机静力学理论建模.再次,进行变轨迹及变外载荷的静力学理论与仿真对比试验;最后,将平面结构冗余并联机构与同特征尺寸的平面3-RRR并联机构进行变轨迹及变外载荷的静力学仿真对比实验.研究结果表明:理论模型所得结果相对于仿真结果最大相对误差为0.774％,验证了静力学理论模型的正确性;本机构力矩与3-RRR机构对应驱动的力矩相比显著下降,表明结构冗余的引入可有效改善机构力传递特性,提升整机静力学性能.