SEM环境下3PRR并联平台奇异区域规避与逃逸控制策略

来源：机械工程学报杂志2015年第23期北京时间：

作者：莫嘉嗣, 张宪民, 邱志成, 魏骏杨

单位：华南理工大学广东省精密装备与制造技术重点实验室 广州 510641

摘要：微纳操作系统是精密操作、精密加工领域重要组成部分。微纳操作系统的载物平台负责放置样品和大行程搬运样品，需要大行程、高精度的定位。宏微结合的方法能弥补精密定位平台行程不足的缺点，而并联机构能实现高精度定位，因此采用3PRR(3自由度，每条支链包括一个移动副(P)驱动和两个转动副(R))并联平台作为扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM)环境下的宏微结合精密平台中的宏动部分。为了实现大行程、高精度定位，需要分析机构工作空间与奇异性分布。通过推导3PRR运动学方程，求得机构雅可比矩阵，研究雅可比矩阵特性，求得3PRR并联平台非奇异工作空间分布，把机构雅可比矩阵特性与奇异分布引入控制范畴，提出两种奇异区域规避控制策略与一种奇异位型逃逸控制策略。对机构如何规避奇异区域与进入奇异位型后如何快速逃逸提供了理论指导，仿真分析表明，提出的策略对机构精密定位与可控性提供了保障。

关键词：3PRR,SEM,并联平台,规避,控制策略,奇异,逃逸,微纳操作；

基金资助：国家自然科学基金重大研究计划(91223201)、广东省自然科学基金团队(S2013030013355)和广东省科技计划(2014B090917001)资助项目