新型2URU-2RSS并联机器人机构运动学分析多目标优化

简介

提出一种半对称的2URU-2RSS并联机器人机构,该机构由4条支链构成,结构紧凑且具有较好的转动性能。根据方位特征集理论研究机构的运动性质和自由度性质。基于杆长约束条件,建立运动学方程,得出位置正解和逆解,并以2组数值算例分析验证运动方程解的正确性。同时通过规划空间的螺旋线运动,研究驱动副φi的变化,以此验证机构的运动性能。利用雅克比矩阵确定正、逆向奇异构型,并分析机构的理论工作空间以及可达工作空间内的动平台最大、最小转动角的空间分布图谱。研究不同结构参数对性能的影响趋势。最后,提出任务工作空间内的整周回转能力利用率作为反映实际转动能力评价指标,建立任务工作空间利用率η和整周回转能力利用率μ作为优化目标。选择NSGA-II算法得到Pareto最优尺度参数解,并进行算例分析验证目标模型的有效性。结果表明任务工作空间内的整周回转能力指标最高可达99%以上,任务工作空间利用率最高可以提升至40%;机构的整体性能得到极大改善。