机械工程学报

作者：卢文娟, 孙金斯, 范朝辉, 侯雨雷, 刘亚, 曾达幸

单位：1. 东莞理工学院机械工程学院 东莞 523808;2. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004

关键词：6-U(P/H)U机构,螺旋转角计算,Stewart机构,电动缸驱动；

基金：国家自然科学基金(51905464,51775473)、广东省重点建设学科科研能力提升(2021ZDJS084)、国家重点研发计划(2018YFB1307903)、广东省普通高校机器人与智能装备重点实验室(2017KSYS009)、东莞理工学院机器人与智能装备创新中心(KCYCXPT2017006)项目、东莞市社会科技发展(重点)(20185071021602)和2021年东莞市科技特派员(20211800500242)资助项目

Stewart机构具有广泛的应用，针对传统Stewart机构在工程应用中造价偏高的问题，提出一种6-U(P/H)U机构对Stewart机构进行代替。根据螺旋电动缸的运动副为螺旋副或移动副，并基于UPU分支和Stewart机构的布置方式，确定6-U(P/H)U机构的构型。螺旋角的求解是位移误差以进行补偿的基础，提出基于理论计算、模拟仿真以及传感器进行螺旋角求解的方式。首先采用螺旋理论分别求解6-U(P/H)U机构和6-UPU机构的自由度，确定6-U(P/H)U机构不存在分支螺旋转角的位姿。然后对6-U(P/H)U机构的分支螺旋转角进行求解，并推导出包含分支螺旋转角误差的反解，以计算出考虑了位移误差后螺旋电动缸的实际伸长量。使用ADAMS对6-U(P/H)U机构的三维模型进行运动仿真，验证螺旋转角计算方法的正确性。利用机构的正解进行验证，确定分支螺旋转角对该机构的精度影响较小。最后搭建6-U(P/H)U机构的样机实物，验证机构的可行性。相较于传统的Stewart机构，6-U(P/H)U机构中电动缸结构的复杂程度相对较低，同时分支的转动副关节数目更少，使得6-U(P/H)U机构的制造成本更低。因此，在一些应用精度不高的场合，6-U(P/H)U机构是传统Stewart机构较为理想的替代机构。

来源：2023年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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