3-TRT/SPS并联机器人运动性能分析与仿真实现

本文主要探讨了一种四自由度并联机器人的运动性能分析及仿真，研究对象是3-TRT/SPS并联机构。并联机器人作为一种重要的机器人类型，因其承载能力强、输入误差不积累、动力性能优良以及运动控制相对简单而备受关注。自Stewart机构的发明以来，这种机器人结构一直是国际机器人学研究的热点。 3-TRT/SPS并联机器人由四个支链构成，其中三个是呈对称分布的TRT支链，每个TRT支链包含两个相互正交的虎克铰T（两个转动副）和一个转动副R。这种结构使得每个TRT支链看似由五个转动副组成，其中两个与平台连接的轴线平行，其他三个互相平行且垂直于前两者。另一个支链SPS负责连接动、定平台，由两个球铰和一个移动副组成。 文章首先通过方位特征理论对3-TRT/SPS的结构进行拓扑分析，确定了其独立自由度。随后，基于机构分析，利用解析法得到了机器人正反解，这是理解和控制机器人运动的基础。进一步，作者运用极坐标搜索法来计算并表征机器人工作空间，这是衡量机器人活动范围和实用性的重要指标。 相比于六自由度并联机构，少自由度并联机器人由于结构简化、成本降低和操作便利性，具有更大的发展潜力。中国在此领域的研究起步相对较晚，但文献[5,6,7]和[8,9]分别在并联机构的综合和自由度分析方面提供了理论基础。文献[10]和[11]则分别介绍了3T1R型高速并联机械手和4-URU型并联机器人构型。而本文的研究工作则为少自由度并联机器人的发展做出了具体贡献，尤其是在3-TRT/SPS并联机构的设计、运动性能理解和实现方面。 总结来说，本文的核心内容围绕3-TRT/SPS并联机器人的设计、运动性能分析和仿真展开，对于理解这类机器人如何通过特定的机构结构实现高效运动控制，以及如何拓展其在实际生产中的应用具有重要意义。通过深入研究和仿真，可以优化机器人性能，为并联机器人技术的发展注入新的活力。