解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)word版本

解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)2001年，金瓊在其博士論文中提出并聯(lián)機(jī)構(gòu)解耦的定義，并提出了拓?fù)浣怦畈⒙?lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合的基本準(zhǔn)則。若并聯(lián)機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)輸出矩陣為：其中，第一行元素為動(dòng)坐標(biāo)系(附著于輸出構(gòu)件)原點(diǎn)在固定坐標(biāo)系(附著于固定平臺(tái))下的坐標(biāo)；第二行元素為動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)于固定坐標(biāo)系的三個(gè)歐拉角；角度值為第i個(gè)主動(dòng)輸入的廣義變量；M為機(jī)構(gòu)的自由度。(1)如果機(jī)構(gòu)的每個(gè)輸出變量x、y、z、α、β、γ均為所有主動(dòng)輸入θ1～θM的函數(shù)，則稱機(jī)構(gòu)的輸入輸出為強(qiáng)耦合關(guān)系，如下式第一項(xiàng)；(2)如果x、y、z、α、β、γ中某些輸出變量只是部分輸入變量θ1～θr(r<M)的函數(shù)，則稱輸出輸入為部分解耦，如下式的第二項(xiàng)，輸入與輸出變量間關(guān)系呈三角化形式；(3)如果輸出輸入變量間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，則稱為完全解耦，如下式的第三項(xiàng)。金瓊和楊廷力對(duì)解耦的定義、分類2002年，文獻(xiàn)[1]把機(jī)構(gòu)的解耦運(yùn)動(dòng)定義為：機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的一定范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，其對(duì)應(yīng)旋量為簡(jiǎn)單旋量(線距或旋量)，且在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持等價(jià)。2003年，文獻(xiàn)[2]同樣從這一觀點(diǎn)出發(fā)給運(yùn)動(dòng)解耦下了一個(gè)定義，如果兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)螺旋均為簡(jiǎn)單螺旋，且始終保持平行（對(duì)移動(dòng)來(lái)說(shuō)）或重合（對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)說(shuō)），這兩運(yùn)動(dòng)就是解耦的。且依據(jù)解耦運(yùn)動(dòng)的范圍，文獻(xiàn)[1]還把機(jī)構(gòu)的解耦運(yùn)動(dòng)分為三種：點(diǎn)鄰域解耦、大范圍解耦和全局解耦?；诼菪碚搶?duì)解耦的定義高峰和李為民在其申報(bào)的多個(gè)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的專利中將解耦描述為：若并聯(lián)機(jī)構(gòu)的某方向的運(yùn)動(dòng)（移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)）僅依賴于一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)單元的動(dòng)作，而其他方向的驅(qū)動(dòng)不影響該方向的運(yùn)動(dòng)，則稱之為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦。并將并聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦分為無(wú)條件解耦、有條件解耦和瞬時(shí)解耦三種情況。高峰和李為民對(duì)解耦的定義和分類2004年，Gosselin和Kong基于機(jī)構(gòu)的輸入輸出方程給解耦下了定義，解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度解耦，并且單個(gè)輸出自由度僅有單個(gè)輸入量控制。這與高峰和李為民等定義的完全解耦相同。Gosselin和Kong對(duì)解耦的定義2004年，Gogu基于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)Jacobian矩陣對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分類。如果并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的速度為，驅(qū)動(dòng)器的速度為，兩者之間的關(guān)系為：基于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)Jacobian矩陣，Gogu把并聯(lián)機(jī)構(gòu)分為以下四類：(1)如果在整個(gè)工作空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)Jacobian矩陣J為對(duì)角矩陣，且對(duì)角元素相同，則稱該機(jī)構(gòu)為完全各向同性并聯(lián)機(jī)構(gòu)(fully-isotropicPM)；(2)如果在整個(gè)工作空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)Jacobian矩陣J為對(duì)角矩陣，但對(duì)角元素并不相等，則稱該機(jī)構(gòu)為去耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)(uncoupledPM)；(3)如果在整個(gè)工作空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)Jacobian矩陣J為三角矩陣，則稱該機(jī)構(gòu)為解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)(decoupledPM)；(4)若非上述三類，則為耦合并聯(lián)機(jī)構(gòu)(coupledPM)。2006年，張勇在其博士論文中提出了可約的概念，其實(shí)質(zhì)與解耦相同，只是包括了金瓊等提出的完全解耦和部分解耦；宮金良在2006年和2007年分別提出了動(dòng)坐標(biāo)系解耦和組解耦的定義，其定義的解耦均不是傳統(tǒng)意義上的解耦。Gogu對(duì)解耦的定義和分類解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合方法基于支鏈驅(qū)動(dòng)理論的解耦轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的型綜合張帆和張丹針對(duì)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)相似性，提出了一種解耦球面轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的支鏈驅(qū)動(dòng)理論，將解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)首先分為基本運(yùn)動(dòng)支鏈和驅(qū)動(dòng)支鏈，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)通過(guò)基本運(yùn)動(dòng)支鏈與基座相連，基本運(yùn)動(dòng)支鏈的自由度與所綜合的解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度相同。并將基本運(yùn)動(dòng)支鏈中具有與機(jī)構(gòu)相同自由度的運(yùn)動(dòng)副稱為基本關(guān)節(jié)。第（F為機(jī)構(gòu)的自由度）條驅(qū)動(dòng)支鏈為第基本關(guān)節(jié)提供驅(qū)動(dòng)力，并且第條驅(qū)動(dòng)支鏈與基本運(yùn)動(dòng)支鏈的第個(gè)基本關(guān)節(jié)形成封閉回路。在文獻(xiàn)中提出了解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的支鏈驅(qū)動(dòng)模型應(yīng)滿足以下條件：(1)基本運(yùn)動(dòng)支鏈的自由度與解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度相同，且基本運(yùn)動(dòng)支鏈內(nèi)基本關(guān)節(jié)相互正交；(2)第條驅(qū)動(dòng)支鏈僅對(duì)第基本關(guān)節(jié)做功，第條驅(qū)動(dòng)支鏈的自由度不少于基本運(yùn)動(dòng)支鏈第個(gè)基本關(guān)節(jié)的自由度之和。解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合方法基于構(gòu)型演變和李群理論的型綜合方法范彩霞基于構(gòu)型演變和李群理論提出了一種解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的綜合方法。構(gòu)型演變對(duì)于機(jī)構(gòu)的綜合是一種直接又實(shí)用的方法，其關(guān)鍵是基于合適的原型并聯(lián)機(jī)構(gòu)，然后可以通過(guò)多種方法，如改變分支的數(shù)目、變化運(yùn)動(dòng)副或驅(qū)動(dòng)類型、轉(zhuǎn)變布局方式等，來(lái)獲得期望的新穎并聯(lián)機(jī)構(gòu)。其主要是將平面機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，首先選取平面四桿機(jī)構(gòu)，然后取某一桿件作為輸出，并將該桿件末端的轉(zhuǎn)動(dòng)副用虎克鉸替換，此時(shí)的輸出桿件延伸為一個(gè)平臺(tái)，最后增加一個(gè)或兩個(gè)分支連接固定平臺(tái)和輸出平臺(tái)，并運(yùn)用李群理論綜合所增加支鏈的等價(jià)支鏈，將獲得的等價(jià)支鏈裝配到所進(jìn)化的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，為獲得期望的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所增加的分支必須滿足特殊的幾何條件。解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合方法基于線性變換理論的型綜合方法基于線性變換理論的解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的型綜合方法是Gogu提出的一種機(jī)構(gòu)型綜合方法，并用此方法綜合了多類解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)。其主要是通過(guò)描述并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)與輸入關(guān)節(jié)速度之間的線性映射關(guān)系，來(lái)分析各個(gè)支鏈的末端件（動(dòng)平臺(tái)）相對(duì)于首個(gè)構(gòu)件（定平臺(tái)）的運(yùn)動(dòng)，以確定每個(gè)支鏈的分支結(jié)構(gòu)，保證該機(jī)構(gòu)的輸入與輸出呈現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀強(qiáng)耦合并聯(lián)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型復(fù)雜，設(shè)計(jì)裝配困難，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)繁雜。隨著運(yùn)動(dòng)分支樹(shù)木的增多機(jī)構(gòu)的耦合性更強(qiáng)，其裝配越困難、運(yùn)動(dòng)精度也會(huì)下降。解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：既繼承了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易、安裝方便等特點(diǎn)，有助于拓展并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域。二轉(zhuǎn)動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)Carricato和Parenti-Castelli在其論文中提出了多種解耦并聯(lián)手腕機(jī)構(gòu)二轉(zhuǎn)動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)2005年，Gogu基于線性變換理論綜合出了一類完全各向同性兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，解耦是實(shí)現(xiàn)各向同性的前提，故Gogu在其論文中所綜合的機(jī)構(gòu)均為完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)二轉(zhuǎn)動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)2006年，李為民、張建軍等先后在其專利中提出了兩種二自由度解耦球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)二轉(zhuǎn)動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)2009年，范彩霞、劉宏昭等提出了一種新型完全解耦的二維轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)二移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)曾達(dá)幸老師學(xué)生常威應(yīng)用螺旋理論在其論文中綜合出多種移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)二移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)三移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)黃真和李秦川在其專利中首先提出了一種完全解耦的3-CPR三自由度移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)三移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)2002年，Carricato和Parenti-Castelli在并聯(lián)機(jī)構(gòu)約束和奇異位形的基礎(chǔ)上，對(duì)移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了綜合，并得出多種三自由度移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)。下圖為3-RPRP機(jī)構(gòu)三移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)Kong和Gosselin得出的解耦的三自由度移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，3-CRR三移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)Kim和Tsai得出的解耦的三自由度移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，3-PRRR三移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)李為民和高峰等提出的R-CUBE三自由度移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)三移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)曾達(dá)幸老師學(xué)生常威應(yīng)用螺旋理論在其論文中綜合出多種移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)三移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)常威基于3-CUR研制樣機(jī)對(duì)3-CUR進(jìn)行位形優(yōu)化虛擬樣機(jī)與樣機(jī)兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)燕山大學(xué)竇玉超應(yīng)用螺旋理論綜合出兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)PU-RCRR-CRRR，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和雅可比矩陣求解，奇異性分析參考文獻(xiàn)張超---轉(zhuǎn)動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合及新機(jī)型分析常威---移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合及樣機(jī)研制竇玉超---一種兩轉(zhuǎn)一移完全解耦并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)及其特性分析[1]王憲平,戴一帆,李圣怡.一般機(jī)構(gòu)的解耦運(yùn)動(dòng).國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào),2002,24(2):85-90.[2]H.S.Kim