二平动自由度并联机械手动力尺度优化方法

"一种二平动自由度并联机械手动力尺度综合 (2010年)" 本文主要探讨了一种二平动自由度高速并联机械手的动力尺度综合方法，其目的是优化机械手的设计，提高其在高速操作时的性能。在这一过程中，作者们首先建立了逆刚体动力学模型，这是分析并联机械手动态行为的基础。通过这个模型，可以精确计算各个关节在不同工作条件下的动力需求。 关键创新在于提出了一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。这个指标能够以显函数的形式表达系统尺度、惯性参数以及机械手的位形之间的关系，使得工程师可以直接观察到可能导致奇异位形的条件，奇异位形是并联机械手设计中需要避免的，因为它们会导致运动性能严重下降。 接下来，文章构建了雅可比矩阵的奇异值显式，这是一种反映机械手动力学特性的关键工具。通过分析雅可比矩阵奇异值与运动学性能的关系，作者们提出了一组兼顾速度、精度和刚度的传递角约束方程。这些方程有助于将传递角约束转化为性能约束，确保在满足速度、精度和刚度要求的同时，还能有效地防止奇异位形的出现。 此外，为了进一步优化设计，研究者还考虑了工作空间、机构尺度等实际操作中的约束条件。通过具体的工程实例，他们研究了性能约束如何影响尺度参数和动力学性能评价指标，从而找出在所有约束下使得系统动力学性能最优的尺度参数组合。 这项研究为高速并联机械手的设计提供了新的理论依据和方法，对于提升并联机械手在拣选和放置操作中的效率和可靠性具有重要意义。该研究不仅有理论价值，而且对实际工程应用有直接指导作用，有助于推动并联机械手技术的发展。其成果可能被应用于自动化生产线、机器人装配等领域，促进工业生产自动化水平的提升。