针对冗余驱动并联机构的驱动力优化,提出冗余驱动并联机构的位移协调模型,该模型考虑了各驱动臂的弹性变形和执行机构的位移。研究全位置控制、混合位置/力控制和全力控制3种控制方法在冗余驱动并联机构的力学特性,分析每种控制方法中驱动力/力矩、作动器位移、外载荷和驱动臂刚度之间的相关性,揭示了不同控制方法下输入位移和驱动臂刚度对力分布的影响规律。最后通过冗余驱动并联机构的实验平台,对3种控制方法进行了验证,并探讨了3种控制方法在不同工况下的应用。

针对平移和旋转混合的四自由度冗余驱动并联机器人(RAPM)结构,提出了通过增加运动约束来实现冗余驱动的优化算法。通过推导RAPM的齐次雅可比矩阵,将末端执行器(EE)上三个点的广义速度映射到关节速度,在此基础上建立RAPM的结构优化算法,减少了末端执行器(EE)的自由度。最后采用基于雅可比矩阵的优化算法,对基于连杆-凸轮机构的RAMP连杆尺寸进行了优化,结果表明该优化算法对在对该类型的RAMP的尺寸优化设计是有效的,该设计方法具有一定的通用性。

由于精度高、有效载荷大和具有高速运动能力,Gough-Stewart平台被广泛用于运动模拟器。当负载很重时,液压缸的驱动力会很大。为了减小液压缸的驱动力,文中采用6+3型液压冗余驱动六自由度运动模拟平台。首先利用凯恩方法建立了动力学模型,然后提出了一种利用多目标进化算法NSGA-Ⅱ对6+3型液压冗余驱动六自由度运动模拟平台进行优化的设计方法。通过应用所提出的优化设计方法,能够得到多组最优参数。最后通过一个工程设计案例,对非冗余驱动和冗余驱动六自由度运动模拟平台的驱动力进行了比较。

以一种附加双冗余驱动的三自由度并联机床为研究对象,建立其位置反解方程,求得速度雅克比矩阵。讨论影响工作空间大小和形状的约束条件,利用极限边界搜索法得到冗余驱动在不同位置时的工作空间,并分析了不同截面上的工作空间边界。仿真结果表明：与具有一个冗余驱动的机床相比,该并联机床工作空间的顶部和底部得到了扩大和填充,更加规整,能够满足对大型工件加工的要求。研究结果对该机床的实际应用具有一定的参考意义。

建立了球面2-DOF冗余驱动并联机器人弹性动力学模型。将机器人系统的6个空间弯杆划分为6个子结构,考虑空间弯杆的弯曲、拉伸和扭转变形,基于有限元法求出了各子结构的弹性动力学模型;根据转动副的约束特点以及各分支与输出轴的变形协调约束关系,将子结构组装成3个分支并进行装配,得到系统的弹性动力学模型;将理论计算与有限元仿真得到的机构在初始位置时的固有频率进行对比,验证了系统弹性动力学模型的正确性。通过对比分析球面2-DOF非冗余与冗余驱动并联机器人输出端的动态响应,验证了冗余驱动的引入可以明显减小机器人输出端的最大弹性位移。研究结果为含有空间弯杆并联机器人的结构优化设计以及振动分析提供了理论依据。

设计了一种能实现三维移动和一维转动的4自由度并联机构。分析了机构的拓扑结构及自由度特征。建立了机构位置正反解数学模型,并采用二维搜索法进行数值验证。分析了机构的工作空间、雅可比矩阵以及机构的奇异位形特征。设计了SPS和RR两种冗余驱动支链,结果表明RR冗余支链可在保持机构工作空间不变的前提下,有效消除机构的内部正解奇异。

因具备更高刚度、更好动力学性能等特点,冗余驱动并联机构越来越多地应用于各行业中。提出一种支链为双滑块结构的3-DOF冗余并联机构,基于位置正、反解分别推导了机构的运动学方程,并结合反解方程和MATLAB对机构进行运动学仿真,绘制了驱动位移、速度曲线;结合运动学分析结果与正解方程对机构工作空间进行分析,绘制了机构三维工作空间;运动学、工作空间分析结果表明,机构在工作空间内运动平稳,无位移、速度突变等情况,且工作空间关于XOZ面具有良好的对称性;研究结果为该构型冗余并联机构的实际应用提供了基础。

冗余驱动并联机构因具有更好的刚度和良好的力操作性,已越来越多应用于实际生产中。基于3-RPS并联机构,提出一种支链为五杆闭环结构的冗余型并联机构;通过对闭环支链结构和运动的分析,结合数学推导和Matlab,进一步分析了机构整体运动学性能;并根据运动学结果,分别对比引入冗余支链和未引入冗余支链下机构的工作空间情况。结果表明,引入冗余支链会使机构工作空间有所减小,总体减小量达20%左右,但由于机构刚度增加,在满足工作空间条件下,该机构依旧具有明显优势,也为今后冗余驱动并联机构的研究提供了一种新的构型和理论依据。

对传统矩阵控制策略研究发现大位姿条件下控制精度不足，为提高二自由度冗余振动台在大位姿条件下的控制精度，提出基于运动学分析构建振动台位姿控制系统，利用运动学正解及雅各比矩阵进行液压缸信号与自由度信号间的变换。基于ADAMS平台建立冗余振动台模型，分析在大角度运动时，位姿控制方法与传统矩阵控制方法的偏差。实验研究证明，基于运动学分析的控制策略可以提高大位姿情况下振动台的控制精度。

提出一种自均力冗余驱动接口模块,解决重载驱动中单驱动源所需功率过大、机械传动系统寿命过低的问题.该冗余驱动接口模块刚度好,且其中各驱动单元间的力均衡误差小,可避免使用成本高、算法复杂的力反馈控制技术.此外,驱动接口模块中均力杆受力小,因而均力机构轻巧.