机器人机构学 课件 3T-0R并联机器人机构拓扑结构综合与分类

3T-0R并联机器人机构拓扑结构综合与分类工业和信息化部“十四五”规划教材机器人机构学第七章01支路结构类型与支路组合表4-3列出了只含R副与P副、相应于不同运动输出特征矩阵MS的SOC结构类型，可从中直接选取满足的

结构类型。支路结构类型与支路组合单开链支路结构类型支路结构类型与支路组合例如，表7-1中SOC栏第二列所给出的7种类型。支路结构类型与支路组合根据表6-1选定4种两支路并联机器人机构，如图7-1所示。支路结构类型与支路组合混合单开链支路结构类型支路组合方案基于并联机器人机构支路数目、主动副位置，同时考虑到并联机器人机构对称性、SOC支路与HSOC支路结构特点和运动输出特征，由表7-1所示的支路类型可设计很多组合方案，均可获得3T-0R并联机器人机构，这里仅列出部分组合方案。支路结构类型与支路组合支路结构类型与支路组合支路结构类型与支路组合023T-0R并联机器人机构拓扑结构综合步骤1确定并联机器人机构运动输出特征矩阵MPa。步骤2构造SOC支路结构类型如表7-1所示。步骤3确定支路组合方案。3T-0R并联机器人机构拓扑结构综合支路为单开链的拓扑结构综合步骤4确定各基本回路的秩ξLj。步骤5确定各基本回路结构类型。步骤6确定支路在两平台之间的配置方位。“”3T-0R并联机器人机构拓扑结构综合01020304步骤7判定消极运动副。步骤8确定主动副位置。步骤9确定机构耦合度。步骤10判定活动度类型与控制解耦性。3T-0R并联机器人机构拓扑结构综合步骤1确定并联机器人机构运动输出特征矩阵MPa。步骤2构造HSOC支路的结构类型如表7-1所示。步骤3确定支路组合方案。3T-0R并联机器人机构拓扑结构综合支路为混合单开链的拓扑结构综合步骤4确定各基本回路的秩ξLj。步骤5确定基本回路结构类型。步骤6确定支路两平台之间的配置方位。3T-0R并联机器人机构拓扑结构综合步骤7判定机构消极运动副。步骤8确定主动副位置。步骤9确定机构耦合度及BKC。步骤10判定活动度类型与控制解耦性。3T-0R并联机器人机构拓扑结构综合033T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类拓扑结构基本类型及其扩展3T-0R并联机器人机构的基本类型对7.1.3节给出了13种支路组合方案，按照上述并联机器人机构拓扑结构综合过程，共得到15种3T-0R并联机器人机构的结构类型，分别为表7-2的No.l～No.9，No.13～No.15以及No.19～No.21所示的并联机器人机构。其中，由支路组合方案1)得到No.2与No.3两种并联机器人机构；由支路组合方案10)得到No.14与No.15两种并联机器人机构。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类①SOC{I-B(1)}，即SOC{-H//H//H//H-}。基于等效支路的完全取代扩展②HSOC{I-B(1)}，即HSOC{-R(-P(4R))//R//P-}。③HSOC{II-B(1)}，即HSOC{-R(-P(4U))//R(4U)-P-}。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类基于不含P副或H副的输出特征特效支路类型扩展。①HSOC{I-B(2)}，即HSOC{-R(-P(4R))//R//R-}。②HSOC{II-B(2)}，即HSOC{-R(-P(4U))//R(4U)//R-}。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类基于运动副替代的类型扩展：用图7-7(a)、(b)所示的支路可以分别替代表71中的HSOC{I-B(1)}支路与HSOC{II-C(1)}支路，以生成新的拓扑结构类型。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类基于等效支路的部分取代扩展：图7-8(a)所示的并联机器人机构同一平台的3个移动副可同时为主动副。该例表明等效支路的部分取代可改善原机构的某些特性。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类图7-9所示的3T-0R并联机器人机构。根据主动副判定准则，该并联机器人机构同一平台上的3个P副可同时为主动副。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类基于改变支路运动副次序或方向的类型扩展：图7-10所示的两种混合单开链支路运动输出特征等效，其区别仅在于4R平行四边形回路在支路中位置不同。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类图7-11所示的两支路运动输出特征矩阵相同，区别仅在于P副轴线由平行于R副改变为垂直于R副。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类基于瞬时运动输出特性的拓扑结构类型表7-1中所有支路类型都包含三维平移输出，这一特点适用于支路运动到任一位置，故可直接用于纯三维平移输出的并联机器人机构的拓扑结构综合。不仅如此，也可利用瞬时运动输出特性获得所需要的拓扑结构类型。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类基于基本回路之间的虚约束、基本回路的秩、机构耦合度、控制解耦性、主动副位置、消极运动副以及结构对称性等，对经拓扑结构综合得到的3T-0R并联机器人机构进行分类，如表7-2所示。拓扑结构特征及其分类3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类按照机构设计的不同要求，推荐优选类型如下。支路结构对称性较强的类型：表7-2中No.2、No.3、No.5、No.11、No.12、No.14、No.15、No.17、No.18、No.21～No.24等并联机器人机构。具有部分拓扑控制解耦的类型：表7-2中No.2并联机器人机构，其运动学分析也较简单，可得到解析解。3T-0R并联机器人机构拓扑结构类型及其分类一般过约束回路较多的类型表7-2中No.2、No.3、No.11、No.12、No.14、No.15、No.19等并联机器人机构。含S副较多的类型表7-2中No.21、No.23、No.24等并联机器人机构，其结构较为简单，运动较为灵