新型空间5自由度并联机构奇异性分析与规避

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2014.11.002

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2014, Vol. 42 ›› Issue (11): 7-13.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2014.11.002

新型空间5自由度并联机构奇异性分析与规避

陈炳发丁旺生丁力平陈文亮

南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016

收稿日期:2014-05-14 修回日期:2014-07-17 出版日期:2014-11-25 发布日期:2014-11-17
通信作者: 陈炳发(1963-)，男，教授，主要从事机械设计及理论、产品创新设计等的研究． E-mail:bfchen@nuaa.edu.cn
作者简介:陈炳发(1963-)，男，教授，主要从事机械设计及理论、产品创新设计等的研究．
基金资助:
国家自然科学基金资助项目( 51105200)

Singularity Configuration Analysis and Avoidance of a New Type of Spatial 5- DOF Parallel Mechanism

Chen Bing-fa Ding Wang-sheng Ding Li-ping Chen Wen-liang

College of Mechanical and Electrical Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,Jiangsu,China

Received:2014-05-14 Revised:2014-07-17 Online:2014-11-25 Published:2014-11-17
Contact: 陈炳发(1963-)，男，教授，主要从事机械设计及理论、产品创新设计等的研究． E-mail:bfchen@nuaa.edu.cn
About author:陈炳发(1963-)，男，教授，主要从事机械设计及理论、产品创新设计等的研究．
Supported by:
国家自然科学基金资助项目( 51105200)

摘要/Abstract

摘要： 采用约束支链法设计了一种新型空间5自由度并联机构，用于实现动平台的三维移动和两维转动．文中首先利用螺旋理论分析了该并联机构的自由度，推导了机构的约束子矩阵和运动子矩阵，在此基础上建立了机构的完整雅克比矩阵; 然后，利用该雅克比矩阵分析了机构发生奇异的条件，并通过选择动平台工作范围或改变结构尺寸，给出了规避并联机构奇异位形的具体方法; 最后，通过数值算例验证了所提奇异位形规避方法的正确性和有效性．

关键词: 并联机构, 奇异位形, 位形规避, 螺旋理论, 雅克比矩阵

Abstract:

In the investigation,a new type of spatial 5- DOF parallel mechanism is constructed by constraining branched chains,and is used to realize the three translational DOF and two rotational DOF of a moving platform.First,the DOFs of the mechanism are analyzed by means of the screw theory,and the constraint and movement sub- matrices of the mechanism are deduced.On this basis,a complete Jacobin matrix of the mechanism is esta- blished. Then,the singular conditions of the mechanism are analyzed on the basis of the Jacobin matrix,and two methods to avoid the singularity configuration of the mechanism are proposed by choosing the working range of the moving platform or by changing the mechanism dimensions.Finally,the correctness and effectiveness of the pro- posed method is verified by a numerical example.

Key words: parallel mechanism, singularity configuration, configuration avoidance, screw theory, Jacobin matrix

中图分类号:

TH11

陈炳发丁旺生丁力平陈文亮. 新型空间5自由度并联机构奇异性分析与规避[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2014, 42(11): 7-13.

Chen Bing-fa Ding Wang-sheng Ding Li-ping Chen Wen-liang. Singularity Configuration Analysis and Avoidance of a New Type of Spatial 5- DOF Parallel Mechanism[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2014, 42(11): 7-13.

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新型空间5自由度并联机构奇异性分析与规避

Singularity Configuration Analysis and Avoidance of a New Type of Spatial 5- DOF Parallel Mechanism

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