少自由度并联机器人机构分析方法研究

　　少自由度并联机器人机构可以用于包装、分拣、烹饪等生产、生活的诸多领域，具有结构紧凑、设计制造和控制成本低等优点。本书以一类四自由度并联机构为研究对象，系统阐述了机构构型演变过程，提出了研究机构的奇异性和工作空间求解新方法；建立了机构的影响系数矩阵，得到了输入对机构各输出变量的影响；采用智能算法和迭代法相结合，得到了机构的高精度位置正解。研究了机构的运动学和动力学特性，并利用仿真软件进行了计算，描述了机构的潜在应用领域，本书提出的研究方法具有通用性。

　　季晔，籍贯江苏大丰，1982年出生，洛阳理工学院机械工程学院讲师，毕业于西安理工大学，主要从事并联机器人机构学研究。近年来，主持和参与完成国家自然科学基金、河南省教育厅高校重点科研项目、洛阳市重大科技计划项目子项，发表论文十余篇。

1 绪 论 1
1.1 发展概况 1
1.2 少自由度并联机构型综合及性能分析研究进展 6
1.3 本书主要研究内容 19
2 少自由度并联机构构型演变与符号表示 21
2.1 概 述 21
2.2 并联机构构型演变描述 21
2.3 代号表示方法分析 22
2.4 机构结构分析 24
2.5 不同结构驱动支链运动/约束特征分析 27
2.6 4-UPU/UPS/SPS并联机构结构分析 31
2.7 本章小结 39
3 少自由度并联机器人机构奇异性分析 40
3.1 概 述 40
3.2 并联机构奇异位形研究方法 40
3.3 3T1R四自由度的4-UPU/UPS/SPS并联机构奇异性分析 41
3.4 2T2R四自由度的4-UPU/UPS/SPS并联机构奇异性分析 45
3.5 1T3R四自由度的4-UPU/UPS/SPS并联机构奇异性分析 51
3.6 规避奇异分析 53
3.7 本章小结 54
4 少自由度并联机器人机构工作空间与尺度分析 55
4.1 概 述 55
4.2 4-UPU/UPS/SPS并联机构工作空间约束条件 56
4.3 4-UPU/UPS/SPS并联机构工作空间区域求解 58
4.4 4-UPU/UPS/SPS并联机构工作空间边界求解 60
4.5 工作空间体积与尺度关系 62
4.6 数值算例 63
4.7 本章小结 74
5 少自由度并联机构运动性能评价指标与尺度分析 76
5.1 概 述 76
5.2 建立4-UPU/UPS/SPS并联机构的一阶影响系数矩阵 76
5.3 建立4-UPU/UPS/SPS并联机构的二阶影响系数矩阵 77
5.4 4-UPU/UPS/SPS并联机构性能评价指标分析 79
5.5 数值算例 82
5.6 结 论 98
6 少自由度并联机器人机构运动学分析 100
6.1 概 述 100
6.2 建立4-UPU/UPS/SPS并联机构的运动学关系方程 101
6.3 4-UPU/UPS/SPS并联机构位置正解方法分析 105
6.4 数值算例 108
6.5 本章小结 122
7 少自由度并联机器人机构动力学分析 123
7.1 概 述 123
7.2 3T1Rz并联机构动力学分析 124
7.3 2Txz2Rxz四自由度并联机构动力学分析 141
7.4 1Tz3R四自由度并联机构动力学分析 150
7.5 本章小结 159
8 少自由度并联机器人机构运动学和动力学仿真分析 160
8.1 概 述 160
8.2 仿真模型的建立 161
8.3 机构应用实例——烹饪机器人 166
8.4 本章小结 168
9 结 论 169
9.1 工作总结 169
9.2 后续研究 170
参考文献 17