针对4UPS/UPR少自由度并联机构的动力学建模问题,提出了基于旋量代数的动力学建模方法。首先,给出了旋量速度、加速度在物体坐标系及空间坐标系的表示形式,以此为基础将传统形式的牛顿-欧拉公式表示为旋量形式,并对其坐标不变性进行了证明。结合虚功原理,得到了并联机构包括动平台及分支的动力学Hessian矩阵,建立了其动力学模型,并给出了动力学耦合指标。结合数值算例,将理论计算结果与ADAMS仿真结果进行比较验证了上述动力学建模方法的正确性,并对4UPS/UPR机构动力学指标表征的物理意义进行了阐述。基于旋量的动力学建模方法形式简洁紧凑、易于编程,为其他机构的动力学建模提供了理论参考。

针对耦合型4UPS/UPR少自由度并联机构,分析了其自由度及耦合运动特性,给出了其旋量形式的一、二阶影响系数。借助于虚功原理及旋量形式的一、二阶影响系数,推导了4UPS/UPR并联机构,包括外力、重力及非广义关节驱动力的静力学方程。通过对静力学方程微分,建立了机构完整的柔度模型;并以此为基础推导了其方向刚度模型,给出了方向刚度极值存在的必要条件。分析了机构位姿、铰链点尺度参数及坐标系选择对方向刚度特性的影响;并给出了相应的数值算例进行验证。

应用旋量理论建立了SCARA机器人的运动学模型，并以此为基础建立动力学模型。此方法融合了拉格朗日，牛顿一欧拉法以及旋量的特点，易于求解。简要讨论了动力学与机器人轨迹精度。

从力学角度对旋量的概念、基本要素和类型进行了系统阐述。从刚体力学理论导出了运动学旋量和动力学旋量的形式,重点分析旋量的力学意义。分析了旋量相对于机构学其它研究方法的优点,并介绍了旋量在机构自由度计算、机器人运动学、动力学方面的应用。对旋量理论在串、并联机器人领域的研究现状和发展趋势进行了综述。

本文应用螺旋理论对飞行模拟器用液压六自由度并联运动平台进行了理论分析和公式推导,给出了在工程已知条件下的平台的加速度、速度的螺旋运动方程正逆解的表达,并在考虑工程实用性及可行性的基础上剖析了应用螺旋理论分析六自由度并联平台的发展前景,并得出了一些有益的结论.