球面三自由度并联机器人工作空间研究及其性能图谱

本文主要探讨了球面三自由度并联机器人的可达工作空间及其相关研究。作者张立杰和刘辛军针对这一重要应用的并联机构，首先构建了空间模型，明确了该机器人由9个转动副轴线组成的结构，其中转动中心D决定了所有杆件的约束关系。机构的运动特点是上棱锥台通过3个分支与固定下棱锥台进行转动连接，具备3个转动自由度。 研究的重点在于确定并联机器人的工作空间，包括工作空间的形状表达和面积计算。通过对这些参数的深入分析，作者揭示了工作空间面积与尺寸之间的关系，并通过绘制工作空间面积-性能图谱，展示了变化规律。这种研究对于设计球面三自由度并联机器人具有重要的实践指导意义，尤其是在机器人设计中的运动学分析、轨迹规划以及机构性能优化等方面。 并联机器人因其高精度和高自由度的特点，在20世纪80年代以来吸引了大量学者的关注。相比于串联机器人，它们的运动学特性更为复杂，且工作空间的确定是一个富有挑战性的课题。本文的研究成果有助于解决这一问题，为设计者提供了关于工作空间性能指标的全面理解。 此外，球面三自由度并联机器人在实际应用中表现出广泛的用途，如作为机床加工中的关节、卫星天线的跟踪系统等。空间模型理论在此类研究中发挥着关键作用，它能够帮助科学家们理解和优化机器人的运动性能，提升其在工业自动化和空间技术领域的应用效能。 这篇论文不仅深入探讨了球面三自由度并联机器人结构的几何特性，还通过实证研究提供了设计和性能评估的重要依据，为该领域的发展做出了贡献。