基于最小子运动链的具有符号式位置正解且运动解耦并联机构的拓扑设计方法

来源：机械工程学报杂志2025年第23期北京时间：

作者：李菊, 佘俊杰, 沈惠平, 曾博雄, 杨廷力

单位：常州大学现代机构学研究中心 常州 213164

摘要：设计出具有符号式位置正解且运动解耦的并联机构，对其后续的尺度综合、误差分析、运动轨迹规划与实时控制、动平衡和动力学分析等十分有利。提出以自由度和方位特征(DOF、POC)为导向、以具有符号式位置正解(SFP)且运动解耦(MD)为性能指标的并联机构拓扑结构设计(型综合)方法。首先，提出将10种实用简单的低耦合度(k=0、1)的最小子运动链(SKCmin)(其中，4种为新设计)作为并联机构的组成单元。其次，提出基于SKCmin的两种机构设计方法：第一种，当基本功能(DOF、POC)已知时，先设计出1条包含SKCmin(其子自由度为DOF0)且末端方位特征为POC的混合支链，再和(DOF-DOF0)条无约束支链构成并联机构；第2种，先设计出包含SKCmin的混合支链和其他约束支链，再组合装配出众多并联机构类型，并由拓扑分析得到机构的DOF、POC，并归类使用。最后，举例说明应用这两种方法设计少自由度aTbR (a, b<6)一般过约束并联机构的过程，并对其中部分机构的主要拓扑特性进行分析、验证。

关键词：并联机构,符号式位置正解,运动解耦,最小子运动链,拓扑设计；

基金资助：国家自然科学基金(52375007);常州智能制造龙城实验项目(CJ20242061)资助项目