机械工程学报

作者：梁栋, 崔满军, 宋轶民, 石浩昊, 张珺鹏

单位：1. 天津工业大学机械工程学院 天津 300387;2. 天津市现代机电装备技术重点实验室 天津 300387;3. 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室 天津 300350

关键词：并联机器人,多驱动模式,凯恩方程,多体仿真试验,动态特性；

基金：国家自然科学基金资助项目(52175243, 52275027)。

研究一种可实现多驱动模式的三平动并联机器人的创新设计、系统完备动力学建模及动态特性分析。首先，以传统三平动并联机构作为基础构型，通过引入辅助支链的方式，构造平行四边形分支，提出一种新型多驱动模式并联机器人，并进行概念设计和自由度分析，该类机器人可改变驱动关节，实现8种不同的驱动模式，从而适应多任务作业。其次，借助环路矢量法推导出机器人多驱动模式下位置逆/正解模型，并进一步对其进行速度、加速度以及工作空间分析。在此基础上，应用凯恩方程，建立多驱动模式下的系统完备动力学模型。之后，基于Matlab/Simscape构建多体物理仿真模型，结合轨迹规划，对机器人进行多驱动模式下刚体动力学仿真试验并与数值计算结果进行对比，验证系统动力学模型的正确性。最后，基于系统惯性矩阵，定义动态可操作度椭球指标，评估机器人在不同驱动模式下的操作空间动态性能，为驱动模式选择及动态性能优化奠定基础。研究结果可为此类新型多驱动模式并联机器人的设计及其建模方法提供参考。

来源：2025年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2025年第19期