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清华大学学报(自然科学版)  2019, Vol. 59 Issue (10): 838-846    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.22.023
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2UPU/SP 3自由度并联机构的动力学性能评价
王潇剑1, 吴军1, 岳义2, 许允斗3
1. 清华大学 机械工程系, 精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室, 北京 100084;
2. 上海航天设备制造总厂, 上海 200245;
3. 燕山大学 机械工程学院, 秦皇岛 066004
Dynamic performance evaluation of a 2UPU/SP three-DOF parallel mechanism
WANG Xiaojian1, WU Jun1, YUE Yi2, XU Yundou3
1. Beijing Key Laboratory of Precision/Ultra-Precision Manufacturing Equipments and Control, Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer, Shanghai 200245, China;
3. College of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China
全文: PDF(5142 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 动力学特性是并联机构的一项重要性能。该文以一种用于航天复合材料加工的混联机器人中的2UPU/SP并联机构为研究对象,考虑两个UPU运动学支链的平面约束特性,建立了该3自由度并联机构的运动学模型,并基于虚功原理,推导了动力学模型。给出一种动力学性能评价指标,该指标以一个驱动力为单位量且其他驱动力小于或等于单位量时的动平台最大加速度来评价并联机构的加速性能。基于给出的动力学性能评价指标,对2UPU/SP并联机构的线加速度和角加速度分别进行评价,并与一种传统的2UPS/UP并联机构进行比较,结果表明2UPU/SP机构具有更好的加速度性能。
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作者相关文章
王潇剑
吴军
岳义
许允斗
关键词 混联机器人并联机构动力学模型性能评价加速度    
Abstract:The dynamics characteristic of parallel mechanisms are very important. This study analyzed the dynamics of a 2UPU/SP parallel mechanism in a hybrid robot for aerospace composite machining. A kinematics model was developed using the virtual work principle for the three-degree-of-freedom parallel mechanism including the plane constraints of the two UPU kinematic branches. The maximum acceleration of the moving platform when one driving force is a unit force and the other driving forces are less than or equal to the unit force was used to evaluate the parallel mechanism. This performance index was used to separately evaluate the effects of linear acceleration and angular acceleration of the 2UPU/SP parallel mechanism compared with a traditional 2UPS/UP parallel mechanism. The results show that the present 2UPU/SP mechanism has better acceleration characteristics.
Key wordshybrid robot    parallel mechanism    dynamic model    performance evaluation    acceleration
收稿日期: 2019-02-22      出版日期: 2019-10-14
基金资助:国家重点研发计划(2017YFB1301900)
通讯作者: 吴军,副教授,E-mail:jhwu@mail.tsinghua.edu.cn     E-mail: jhwu@mail.tsinghua.edu.cn
引用本文:   
王潇剑, 吴军, 岳义, 许允斗. 2UPU/SP 3自由度并联机构的动力学性能评价[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2019, 59(10): 838-846.
WANG Xiaojian, WU Jun, YUE Yi, XU Yundou. Dynamic performance evaluation of a 2UPU/SP three-DOF parallel mechanism. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2019, 59(10): 838-846.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.22.023  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2019/V59/I10/838
  图1 (网络版彩图)5自由度混联机器人
  图2 (网络版彩图)2UPU/SP3自由度并联机构
  图3 2UPU/SP并联机构的运动学模型
  图4 2UPU/SP机构支链部件示意图
  表1 机构的几何和惯性参数
  图5 MATLAB计算得到的驱动力变化曲线
  图6 ADAMS仿真得到的驱动力变化曲线
  图7 2UPS/UP并联机构构型
  图8 最大线加速度(单位: m/s)等值线图
  图9 最大线加速度分布
  图10 最大角加速度(单位: (° )/ s)等值线图
  图11 最大角加速度分布
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