2PRPaU-2PSS并联机构运动学分析
Kinematics Analysis of a 2PRPaU-2PSS Parallel Mechanism
- 机械传动 2022年46卷第11期 页码：47-54
- 作者机构：
1.重庆工商大学 机械工程学院， 重庆 400067
2.重庆工商大学 制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室， 重庆 400067
3.重庆工程职业技术学院 智能制造学院， 重庆 402260
- 作者简介：
郑鑫（1996— ），男，四川乐山人，硕士研究生；研究方向为机器人机构学。
- 基金信息：重庆市自然科学基金(cstc2020jcyj-msxmX0074┫重庆工商大学研究生创新型科研项目┣yjscxx2020-094-58)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.11.008
中图分类号：
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郑鑫,杜力,车林仙等.2PRPaU-2PSS并联机构运动学分析[J].机械传动,2022,46(11):47-54.
Zheng Xin,Du Li,Che Linxian,et al.Kinematics Analysis of a 2PRPaU-2PSS Parallel Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(11):47-54.
郑鑫,杜力,车林仙等.2PRPaU-2PSS并联机构运动学分析[J].机械传动,2022,46(11):47-54. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.11.008.
Zheng Xin,Du Li,Che Linxian,et al.Kinematics Analysis of a 2PRPaU-2PSS Parallel Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(11):47-54. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.11.008.
摘要
面向抓取和分拣等场合，提出一种新型三移动一转动2PRP,a,U-2PSS并联机构，对其进行了运动学分析。应用方位特征集理论分析了机构约束特性、自由度和结构耦合度；根据杆长约束条件，建立机构位置分析非线性方程组，将位置正解问题转化为求一元方程，并应用改进灰狼优化算法求解该问题；推导出机构速度和加速度正逆解解析表达式；给出机构运动学分析数值算例，根据理论模型，运用Matlab软件绘制位移、速度和加速度曲线，同时应用Adams软件进行了仿真验证。结果显示，理论分析与数字仿真结果一致，表明给出的运动学分析模型和计算方法正确可靠。
Abstract
Facing the occasion of grasping and sorting, a novel 3T1R planar symmetric parallel mechanism, named 2PRP,a,U-2PSS PM, is proposed, and its kinematics is analyzed in detail. The degree of freedom and coupling degree are addressed through the position and orientation characteristic (POC) theory. The mathematical models of displacement and orientation, velocity and acceleration analysis are derived by utilizing the vector method. Meanwhile, the nonlinear equations of forward displacement are transformed into one-dimensional equation, thus using the improved grey wolf optimization algorithm to solve this problem. A numerical example is given to verify the correctness of the kinematical mathematical model, the displacement, velocity, and acceleration curves are obtained with the aid of Matlab, and then Adams is used for simulation verification. Finally, the two results are basically consistent, which indicates that the kinematic mathematical models of the discussed mechanism derived are correct and reliable.
关键词
并联机构方位特征集位置正解分析运动学分析灰狼优化算法
Keywords
Parallel mechanismPosition and orientation characteristicForward position solution analysisKinematics analysisGrey wolf optimization algorithm
references
CHE L X，CHEN G W，JIANG H Y，et al.Dimensional synthesis for a Rec4 parallel mechanism with maximum transmission workspace［J］.Mechanism and Machine Theory，2020，153（3）：104008.
BI W Y，XIE F G，LIU X J，et al.Optimal design of a novel 4-degree-of-freedom parallel mechanism with flexible orientation capability［J］.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part B Journal of Engineering Manufacture，2017，233（2）：095440541773146.
车林仙，王桃芬，何兵.姿态能力最优的2PUR-PSR并联机构尺度综合［J］.机械设计，2019，36（12）：108-115.
CHE Linxian，WANG Taofen，HE Bing.Dimensional synthesis of a 2PUR-PSR parallel manipulator with optimal orientational capability［J］.Journal of Machine Design，2019，36（12）：108-115.
王继斌.废墟狭窄空间辅助救援机器人研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014：3-5.
WANG Jibin.Research on assistant rescue robot in narrow space of ruins［D］.Harbin：Harbin Institute of Technology，2014：3-5.
车林仙.4-RUPaR并联机器人机构及其运动学分析［J］.机械工程学报，2010，46（3）：35-41.
CHE Linxian.4-RUPaR parallel robot mechanism and its kinematics analysis［J］.Journal of Mechanical Engineering，2010，46（3）：35-41.
朱伟，顾开荣，王传伟，等.一种3T1R并联机构设计及运动学性能分析［J］.中国机械工程，2018，29（1）：14-21.
ZHU Wei，GU Kairong，WANG Chuanwei，et al.Design and kinematics performance analysis of a 3T1R parallel mechanism［J］.China Mechanical Engineering，2018，29（1）：14-21.
孙驰宇，沈惠平，袁军堂，等.一种新型半对称三平移一转动（3T1R）并联操作手的运动学研究［J］.中国机械工程，2021，32（6）：638-647.
SUN Chiyu，SHEN Huiping，YUAN Juntang，et al.Kinematics research on a new type of semi-symmetrical three translation one rotation （3T1R）parallel manipulator［J］.China Mechanical Engineering，2021，32（6）：638-647.
TIAN C X，FANG Y F，GE Q J.Design and analysis of a partially decoupled generalized parallel mechanism for 3T1R motion［J］.Mechanism and Machine Theory，2019，140：211-232.
杨廷力，刘安心，沈惠平，等.基于方位特征方程的3T-1R并联机构的拓扑结构综合［J］.机械工程学报，2017，53（21）：54-64.
YANG Tingli，LIU Anxin，SHEN Huiping，et al.Topological structure synthesis of 3T-1R parallel mechanism based on POC equation［J］.Journal of Mechanical Engineering，2017，53（21）：54-64.
陈海，秦友蕾，曹毅.基于螺旋理论的3T1R完全解耦并联机构型综合［J］.中国机械工程，2015，26（24）：3282-3288.
CHEN Hai，QIN Youlei，CAO Yi.3T1R fully decoupled parallel mechanism synthesis based on screw theory［J］.China Mechanical Engineering，2015，26（24）：3282-3288.
李穆远，全惠敏，吴桂清.并联机器人位姿正解优化算法及其仿真［J］.计算机应用与软件，2017，34（12）：260-265.
LI Muyuan，QUAN Huimin，WU Guiqing.Position optimization algorithm and simulation of parallel robot［J］.Computer Applications and Software，2017，34（12）：260-265.
贺磊盈，涂叶凯，叶伟，等.一种可整周回转的新型3T1R并联机构运动学分析［J］.机械工程学报，2018，54（11）：151-160.
HE Leiying，TU Yekai，YE Wei，et al.Kinematics analysis of a new type of 3T1R parallel mechanism capable of full rotation［J］.Journal of Mechanical Engineering，2018，54（11）：151-160.
邓嘉鸣，李文华，沈惠平，等.一种单输入3T1R并联振动筛主机构的拓扑结构和运动学分析［J］.机械设计与研究，2018，34（2）：46-52.
DENG Jiaming，LI Wenhua，SHEN Huiping，et al.Topological structure and kinematics analysis of the main mechanism of a single-input 3T1R parallel vibrating screen［J］.Machine Design and Research，2018，34（2）：46-52.
杨廷力，刘安兴，罗玉峰，等.机器人机构拓扑结构设计［M］.北京：科学出版社，2012：138-150.
YANG Tingli，LIU Anxing，LUO Yufeng，et al.Theory and application of robot mechanism topology［M］.Beijing：Science Press，2012：138-150.
MIRJALILI S，MIRJALILI S M，LEWIS A.Grey wolf optimizer［J］.Advances in Engineering Software，2014，69：46-61.
OPARA K R，ARABAS J.Differential evolution：a survey of theoretical analyses［J］.Swarm and Evolutionary Computation，2019，44：546-558.
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