解耦机构研究现状与分析
Current Status and Analysis of Decoupling Mechanism
- 机械传动 2022年46卷第10期 页码：170-176
- 作者机构：
1.中北大学 机械工程学院， 山西 太原 030051
2.恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室， 山西 太原 030051
- 作者简介：
屈淑维（1978— ），女，陕西蒲城人，博士；研究方向为机构理论与机器人装备。
- 基金信息：山西省基础研究计划资助项目(20210302124220┫教育部产学合作协同育人项目┣202102319005);国家自然科学基金(U1804141)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.10.026
中图分类号：
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屈淑维,郭志宏.解耦机构研究现状与分析[J].机械传动,2022,46(10):170-176.
Qu Shuwei,Guo Zhihong.Current Status and Analysis of Decoupling Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(10):170-176.
屈淑维,郭志宏.解耦机构研究现状与分析[J].机械传动,2022,46(10):170-176. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.10.026.
Qu Shuwei,Guo Zhihong.Current Status and Analysis of Decoupling Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(10):170-176. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.10.026.
摘要
解耦构型能够通过特定驱动，实现独立的位姿输出，能够避免机构许多不必要的输出特征，输出响应时间快、能耗低、运动标定简单，具有广阔的应用前景。通过对各种型综合方法及流程的对比分析，以解耦构型综合为目标，提出了解耦构型综合的统一流程；揭示了解耦设计的关键是实现支链约束关系解耦；提出了支链解耦设计运动副轴线空间方向及位置的约束关系。根据支链中运动副的排列顺序对末端输出特征的影响，设计了实现平移与转动的解耦方法。结合解耦机构在工业、精密工程、医疗及仿生机构等领域的应用，指出了解耦机构的研究方向及应用延伸领域。
Abstract
The decoupling configuration can achieve independent posture output through a specific drive, which can avoid many unnecessary output characteristics of the mechanism. The decoupling mechanism has broad application prospects for fast response time, low energy consumption and simple calibration. The unified type synthesis procedure is proposed through the comparative analysis of various decoupling type synthesis methods. The decoupling of the branch-chain constraint relationship is the key of the decoupling mechanism design. The constraint relation on the spatial direction and position of the kinematic pair axis is proposed. According to the influence of the arrangement order of the kinematic pair in the branch strand chain, the decoupling method is designed. Combined with the application of the decoupling mechanism in industry, precision engineering, medical treatment and bionic institutions, the research direction and application extension field of the decoupling mechanism are pointed out.
关键词
解耦机构型综合约束关系轴线配置解耦设计
Keywords
Decoupling mechanismType synthesisConstraint relationshipAxis configurationDecoupling design
references
QU S W，LI R Q，MA C S，et al.Type synthesis for lower-mobility decoupled parallel mechanism with redundant constraints［J］.Journal of Mechanical Science and Technology，2021，35（6）：2657-2666.
GOGU G.T2R1-type parallel manipulators with bifurcated planar-spatial motion［J］.European Journal of Mechanics/A-Solids，2012，33（1）：1-11.
GLASUNOV V.Design of decoupled parallel manipulators by means of the theory of screws［J］.Mechanism and Machine Theory，2010，45（2）：239-250.
ZENG D，HUANG Z.Type synthesis of the rotational decoupled parallel mechanism based on screw theory［J］.Science China Technological Sciences，2011，54（4）：998-1004.
沈惠平，朱忠颀，孟庆梅，等.零耦合度空间2T1R并联机构运动学与刚度建模分析［J］.农业机械学报，2020，51（10）：411-420.
SHEN Huiping，ZHU Zhongqi，MENG Qingmei，et al.Kinematics and stiffness modeling analysis of spatial 2T1R parallel mechanism with zero coupling degree［J］.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2020，51（10）：411-420.
沈惠平，顾晓阳，李菊，等.基于拓扑降耦的3T1R并联机构设计与运动学特性分析［J］.农业机械学报，2021，52（8）：406-415.
SHEN Huiping，GU Xiaoyang，LI Ju，et al.Topological coupling-reducing based design of 3T1R parallel mechanism and kinematics performances analysis［J］.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2021，52（8）：406-415.
JIN Q，YANG T L.Synthesis and analysis of a group of 3-DOF partially decoupled parallel manipulators［J］.Journal of Mechanical Design，2004，126（2）：301-306.
QU S W，LI R Q，BAI S P.Type synthesis of 2T1R decoupled parallel mechanisms based on Lie groups and screw theory［J］.Mathematical Problems in Engineering，2017（1）：1-11.
张彦斌，王慧萍，吴鑫.完全各向同性3自由度平面并联机构的型综合［J］.光学精密工程，2012，20（3）：579-586.
ZHANG Yanbin，WANG Huiping，WU Xin.Structures synthesis of full Isotropic 3-DOF pianar parallel manipulators［J］.Optics and Precision Engineering，2012，20（3）：579-586.
童幸，高峰，张勇.操作机主运动机构的解耦性研究［J］.机械工程学报，2010，46（11）：14-20.
TONG Xing，GAO Feng，ZHANG Yong.Research on decoupling performance of major-motion mechanism for forging manipulatoes［J］.Journal of Mechanical Engineering，2010，46（11）：14-20.
秦友蕾，曹毅，陈海，等.两移动三转动完全解耦混联机器人机构型综合［J］.西安交通大学学报，2016，50（1）：92-99.
QIN Youlei，CAO Yi，CHEN Hai，et al.Structural synthesis of fully-decoupled two-translational and three-rotational hybrid robotic manipulatoes［J］.Journal of Xi´an Jiaotong University，2016，50（1）：92-99.
QU S W，LI R Q.Workspace analysis and application of the PRRRP decoupled parallel mechanism［C］//IFToMM Asian Conference on Mechanism and Machine Science，2016，408：973-985.
张东胜，姚建涛，许允斗，等.刚体两次转动姿态描述方法的内在联系［J］.机械工程学报，2015，51（13）：86-94.
ZHANG Dongsheng，YAO Jiantao，XU Yundou，et al.The internal relations of the pose description methods of the rigid budy after two successive rotations［J］.Journal of Mechanical Engineering，2015，51（13）：86-94.
李仕华，田志立，王子义，等.具有连续转轴的对称2R1T三自由度并联机构型综合［J］.机械工程学报，2017，53（23）：74-82.
LI Shihua，TIAN Zhili，WANG Ziyi，et al.Type synthesis of 2R1T symmetrical parallel mechanism with continuous rotation axes［J］.Journal of Mechanical Engineering，2017，53（23）：74-82.
JIN X D，FANG Y F，QU H B，et al.A class of novel 2T2R and 3T2R parallel mechanisms with large decoupled output rotational angles［J］.Mechanism and Machine Theory，2017，114：156-169.
张帆，张丹.基于支链驱动理论的解耦球面转动并联机构型综合［J］.农业机械学报，2011，42（11）：195-199.
ZHANG Fan，ZHANG Dan.Structural synthesis of decoupled spherical parallel mechanism based on driven-chain principle［J］.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2011，42（11）：195-199.
LI Q C，CHEN Q H，WU C Y，et al.Geometrical distribution of rotational axes of 3-［P］［S］parallel mechanisms［J］.Mechanism and Machine Theory，2013，65（2）：46-57.
王玮，沈惠平，邓嘉鸣，等.解耦三轴平面并联操作手的新机构及分析［J］.机械设计，2012，29（1）：44-48.
WANG Wei，SHEN Huiping，DENG Jiaming，et al.Novel mechanism for de-coupled 3 DOF planar parallel manipulator and its analysis［J］.Journal of Machine Design，2012，29（1）：44-48.
葛升民，王磊，甘克力.具有大型天线的卫星姿态大角度机动解耦控制［J］.哈尔滨工业大学学报，2013，45（7）：29-34.
GE Shengmin，WANG Lei，GAN Keli.Decoupling control of large angle attitude maneuver for satellite with large space antenna［J］.Journal of Harbin Institute of Technology，2013，45（7）：29-34.
张邦成，王占礼，王义强，等.3-PTT串并联数控机床伺服系统运动学耦合特性研究［J］.农业机械学报，2013，44（11）：316-321.
ZHANG Bangcheng，WANG Zhanli，WANG Yiqiang，et al.Kinematics coupliong analysis of 3-PTT CNC serial-parallel machine［J］.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2013，44（11）：316-321.
谢俊，张晓庆，王成军.基于三平移并联机构的茶叶筛分试验［J］.农业机械学报，2012，43（10）：101-104.
XIE Jun，ZHANG Xiaoqing，WANG Chengjun.Tea sieving based on three translation parallel mechanism［J］.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2012，43（10）：101-104.
LEI L J，GU G Y，ZHU L M.Design and control of a decoupled two degree of freedom translational parallel micro-positioning stage［J］.Review of Scientific Instructions，2012，83（4）：045105.
齐克奇.光刻物镜波像差检测平台针孔对准装置的研制［J］.长春理工大学学报（自然科学版），2012，35（4）：46-48.
QI Keqi.Development of pinhole positioning device of wavefront aberration detecting stage for lithographic projection objective［J］.Journal of Changchun University of Science and Technology（Natural Science Edition），2012，35（4）：46-48.
李宏举，陈建魁.基于并联机构的角度调整装置运动分析［J］.制造业自动化，2013，35（21）：58-61.
LI Hongju，CHEN Jiankui.Kinematic analysis of anangle adjustmentdevice based on parallel mechanism［J］.Manufacturing Automation，2013，35（21）：58-61.
王超，朱兴龙，黄永健，等.一种3旋转自由度解耦调整机构［J］.机械设计，2014，31（10）：16-19.
WANG Chao，ZHU Xinglong，HUANG Yongjian，et al.A three rotational degrees of freedom decoupling adjustment mechanism［J］.Journal of Machine Design，2014，31（10）：16-19.
MATTEO M，SIMONE P，NICOLA P，et al.The kinematic architecture of the active headframe：a new head support for awake brain surgery［C］//34th Annual International Conference of the IEEE EMBS San Diego，California USA，2012：1417-1421.
NITISH K，OLIVIER P，BERNARD B.A task-based type synthesis of novel 2T2R parallel mechanisms［J］.Mechanism and Machine Theory，2014（77）：59-72.
GREGORIO R D，PARENTI-CASTELLI V.A new decoupled 6-DOF parallel mechanism for long bone fracture reduction［J］.Systems Science，2001，27（4）：47-58.
KUO C，DAI J S.A fully decoupled remote center-of-motion parallel manipulator for minimally invasive Surgery［C］//Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference，2011，6：623-632.
沈桐，宋成利，徐兆红.新型混联腹腔镜手术机器人的运动学建模与优化［J］.机械科学与技术，2016，35（1）：56-62.
SHEN Tong，SONG Chengli，XU Zhaohong.Kinematics modeling and optimization of a hybrid robotic manipulator for laparoscopic surgery［J］.Mechanical Science and Technology，2016，35（1）：56-62.
KUO C H，LAI S J.Design of a novel statically balanced mechanism for laparoscope holders with decoupled positioning and orientating manipulation［J］.Journal of Mechanisms and Robotics，2015，8（1）：015001.
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