六自由度并联机构动力学建模：双端虎克铰型

"这篇论文是2005年发表在《清华大学学报(自然科学版)》上的一篇关于双端虎克铰型六自由度并联机构动力学模型的研究。作者赵强和阎绍泽通过深入研究，为这类并联机构建立了详细的动力学模型，以支持其优化设计和运动仿真。" 本文主要探讨的是一个特殊的并联机构，其特征在于支链的两端都采用了虎克铰（Hooke's joint），这是一种允许平移但不允许旋转的关节。这种类型的并联机构有六个自由度（6-DOF），意味着它可以实现三维空间中的位置和姿态变化。在并联机构的设计和分析中，动力学模型至关重要，因为它能够描述机构在受力情况下的运动规律。 首先，作者通过运动学分析推导了机构的几何雅可比矩阵（Geometric Jacobi Matrix）。这个矩阵在并联机构中用于描述从输入速度到输出速度的转换关系，是分析机构动态性能的关键工具。接着，他们应用牛顿-欧拉（Newton-Euler）方法来建立所有构件的动力学方程，这种方法基于牛顿第二定律，从质心坐标系出发逐个求解每个构件的动量矩。 为了进一步简化这些动力学方程，作者依据达朗贝尔原理（D'Alembert's Principle）考虑了约束的理想性，即约束反力不会对系统的总动量产生影响。通过几何雅可比矩阵，他们消去了动力学方程中未知的约束反力，从而得到了主动副驱动力的表达式。主动副是并联机构中直接由驱动器控制的关节，其驱动力的精确计算对于优化设计和仿真至关重要。 论文以一个具体的六自由度运动平台为例，进行了数值计算，验证了所建立模型的正确性和实用性。这表明该动力学模型可以有效地应用于实际的双端虎克铰型并联机构，帮助工程师进行分析、设计以及仿真工作，提高并联机构的性能和效率。 关键词涉及并联机构的动力学分析、牛顿-欧拉法、达朗贝尔原理，这些都是机械工程领域特别是机器人学中的核心概念和技术。中图分类号TH112则将该研究归类为机械传动和机构设计。文献标识码A代表这是一篇原创性的科学研究论文。文章编号则用于识别该文献在期刊中的唯一位置。