3-PRS并联机构冗余设计与工作空间分析

作者：黄俊杰; 王鹏霏; 张博文; 赵俊伟

来源：机械传动, 2022, 46(05): 25-41.

DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.05.004

• 3-PRS并联机构
• 冗余结构设计
• 螺旋理论
• 工作空间

并联机构的冗余特性具有增大有效工作空间、实现容错运动等优点，可提高并联机构的性能。基于3-PRS并联机构结构特点，从运动子支链的构型出发，设计出具有冗余的运动子支链，提出了3-PR(P)S冗余并联机构；运用螺旋理论分析3-PR(P)S冗余并联机构的自由度，建立运动学模型，推导了运动学方程；针对经典蒙特卡洛法求解并联机构工作空间存在边界粗糙、精确度不够问题，提出了一种基于边界极值点增密的蒙特卡洛法，并对3-PR(P)S冗余并联机构进行工作空间分析，给出了具体的求解步骤；最后，通过Matlab进行编程与仿真，绘制出不同参数下3-PRS并联机构与其冗余并联机构的工作空间图谱。结果表明，在相同参数下，3-PR(P)S冗余并联机构的工作空间较3-PRS并联机构有较大的改善。研究为轨迹规划、容错控制提供了理论基础。

• 单位
  河南理工大学