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摘要
为提升少自由度并联机构设计的效率和准确性，针对自主设计的3-PUU并联机构进行了理论分析和实验研究。首先，利用螺旋理论和修正的Kutzbach-Grubler公式分析了并联机构的自由度；同时，解算了并联机构的运动学正反解和雅可比矩阵，并基于雅可比矩阵分析了其约束奇异和运动奇异。然后，利用极限边界搜索法分析了并联机构的工作空间，并以雅可比矩阵条件数的倒数作为局部灵巧度来构造全局灵巧度，分析了并联机构的运动性能。接着，搭建了并联机构的ADAMS/Simulink联合仿真模型，基于给定的动平台运动方程，通过仿真得到了动平台位置的仿真曲线及误差曲线。最后，利用并联机构样机、PC (personal computer，个人计算机)、STM32单片机、伺服电机及激光跟踪仪搭建了实验平台，并测定了并联机构动平台的位置曲线。结果表明，该并联机构具有较大的可达工作空间且其运动性能较好；通过对比理论结果与仿真结果可知，所构建的并联机构运动学模型正确；动平台位置的实测值与理论值之间存在一定误差，主要原因是并联机构存在机械误差以及控制系统精度不足，但实测曲线与理论曲线的变化趋势基本一致，进一步验证了并联机构运动学模型的正确性。研究结果可为少自由度并联机构的设计提供参考。
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单位昆明理工大学; 机电工程学院
