一类新型末端铰接高速并联机器人建模与动力尺度综合

来源：机械工程学报杂志2024年第21期北京时间：

作者：梁栋, 庞书康, 宋轶民, 畅博彦, 金国光, 孙涛

单位：1. 天津工业大学机械工程学院 天津 300387;2. 天津市现代机电装备技术重点实验室 天津 300387;3. 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室 天津 300350

摘要：研究一类新型末端铰接高速并联机器人的建模与尺度综合方法。该类机器人包含两款构型，其由3条近似对称布置的主动支链及1条连接静平台与末端执行器的随动UPU支链构成。与传统Delta并联机器人结构不同，该类机器人末端采用铰接结构，无显式动平台，机器人质量轻盈，从而具备优异的高速/高加速性能；同时，支链被动杆采用偏置设计，使其位置逆、正解均具有解析表达式。首先，借助螺旋理论阐释典型构型的自由度，并指出其结构/运动可拓展性。其次，建立完备的系统运动学与多情形下的刚体动力学模型，借助数值计算与多体动力学软件验证模型的可靠性。在此基础上，充分考虑惯性项、速度项与重力项，构造出动力学性能评价指标，并辅以尺度/几何及运动传递性能等约束，对机构性能开展单调性分析与遗传算法优化求解。最后，将拥有最优尺度参数的新型并联机器人与相同尺度下的Delta并联机器人进行运动学性能对比，结果表明，所提新型并联机器人运动学性能更有优势，应用前景广阔。

关键词：末端铰接,高速并联机器人,动力学建模,尺度综合,性能对比；

基金资助：江苏省自然科学基金(BK20231066)、江苏省卓博计划(2022ZB519)、中国博士后科学基金(2022M723387)和国家自然科学基金(51975568)资助项目。