文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
并联机器人机构创新设计方法研究
姓名:程海英
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:吴昌林
20070131
华中科技大学硕士学位论文
摘要
并联机器人具有刚度大,精度高,运动惯性小等优点,目前在工业领域已得到较为
广泛的应用,国内外也有众多学者对其进行深入研究。随着对并联机器人研究的进一步
广泛和深入,迫切需要综合出功能多样,性能优良的并联机构来满足实际的需要,因此
对并联机构结构类型的创新综合越来越成为摆在面前的重要问题。型综合产生的机构需
要计算其自由度来检验其正确性,确定机构主动件数,而由于一些并联机构的复杂性,
现有的空间自由度计算方法尚没有理想的理论得到准确的结果。
针对上述两个问题,本文对螺旋理论进行研究,应用螺旋理论作空间机构的运动和
动力分析比较方便,可以用一个螺旋表示刚体的转动或移动,其反螺旋表示刚体力学中
的力或力偶。经分析获得一种求解并联机构自由度的新方法——螺旋约束法。第一次发
现可以将机构自由度的计算转化成求解运动平台的自由度,并且抛开了对公共约束数及
虚约束的计算,无需人为判断,具有更高的准确性。除了能求出自由度数,还能同时求
出运动平台的自由度性质,由于并联机器人机构的运动平台是其输出构件,因此对了解
机构的性能提供了方便。
应用螺旋理论本文还提出了一种并联机器人机构创新的方法——约束反求法。这种
方法由已知运动平台的运动特性求各支链对运动平台的约束,再由支链的约束求解各支
链运动类型,从而确定各支链的运动副组成。本文提出的并联机器人机构的自由度计算
的螺旋约束法与机构创新的约束反求法实际上互为逆反,即自由度计算方法是由机构运
动链求约束螺旋,而创新方法是由约束确定运动链,因此形成机构的过程更简单,效率
更高。
本文将约束反求法得到的机构之一 3-PRRR 机构在“三自由度并联机器人机构综合
实验台”上进行验证,证明了螺旋约束法及约束反求法的可行性及正确性。

关键词:螺旋理论并联机器人自由度机构创新
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Parallel robot has the advantages of high rigidity, high precision and low inertia, thus it
is widely used in the industrial field. Many scholars at home and abroad are studying on it for
further development. With further research on the parallel robot, there is an urgent need to
develop parallel mechanism prehensive functions and excellent performance to meet
the actual needs. The innovation and synthesis of the structure types of parallel mechanism
e important issues. The integrated mechanism needs calculating their freedom to test its
validity, the number of mechanism initiatives. Due to plexity, none ideal theory can
get the correct results for the space freedom.
To address the two issues above, this paper studies on the screw theory. Screw theory
does ic and dynamic analysis conveniently for the space mechanism. The screw can
represent a rigid rotation or movement, and the anti-helix can represent the rigid body
mechanics or couple. From analysis, a new method called screw bound is used to calculate the
freedom of par