为研究并联机械腿运动性能指标和结构参数之间的关系,以PRPAS/2-PUPR并联机构为研究对象。根据步行机器人的工作任务确定机械腿的自由度,通过求解位置正逆解证明机械腿具有部分解耦性能,并通过蒙特卡洛法搜索出机械腿的工作空间。基于1阶影响系数矩阵和2阶影响系数矩阵得出机械腿的速度全域性能指标和加速度全域性能指标,并将结构参数数值化,得出较优的结构参数范围。最后,通过细化后的结构参数的性能指标,得出最优的机械腿结构参数。结果表明,性能指标可以对机械腿的结构参数进行精确优化。

针对航空制造领域中对飞机机翼等大型工件的高加工精度、高生产效率等要求。首先,通过螺旋理论对6-SPU并联机器人进行了机构自由度的分析,并根据弗莱纳-雪列空间三元矢量原理以及并联机构的逆运动学求解方法,对6-SPU并联机构动平台的运动规划进行了分析和研究,得到机构动平台在加工过程中的相应位姿。然后,利用齐次坐标变换矩阵和逆解运算公式进一步确定6-SPU并联机构动平台上末端执行器按照预期运动轨迹移动时在驱动副上所施加的驱动运动规律。最后,借助三维软件SolidWorks及MATLAB中Simulink仿真模块进行建模仿真,进而验证了对并联机构运动轨迹规划的可行性,为移动式并联加工平台的工程设计提供理论基础。

结合螺旋理论、机器人的实际功能应用以及机械腿的运动变换矩阵,综合出了转动完全解耦、移动部分解耦的PUPR-PUPR-PRPAS机械腿构型。首先,分析了步行式加工机器人的功能应用,分析出机械腿在功能应用中需要的自由度;再根据自由度数确定了机械腿所需的支链数目及自由度在支链上分布;然后分析机械腿运动螺旋及约束螺旋,结合机械腿运动解耦的目的,得出使动螺旋来确定驱动螺旋,同时结合功能应用需求对机械腿支链进行了构型综合。根据支链间搭配原则及机械腿功能应用条件等,在综合出的支链中选取并确定机械腿初步构型。最后,先对机械腿单自由度关节副之间进行复合简化,分析简化后的运动变换矩阵,将第三条支链进行进一步改进,确定最终机械腿构型。