吉林大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (4): 1138-1143.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704018

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驱动冗余重型并联机构的动力学性能

许金凯1, 2, 王煜天1, 张世忠3   

  1. 1.长春理工大学 机电工程学院,长春 130022;
    2. 长春理工大学 精密制造及检测技术国家地方联合工程实验室,长春 130022;
    3. 吉林大学 机械科学与工程学院,长春 130022
  • 收稿日期:2017-02-19 出版日期:2017-07-20 发布日期:2017-07-20
  • 通讯作者: 张世忠(1983-),男,讲师,博士.研究方向:原位力学测试技术与仪器.E-mail:szzhang@jlu.edu.cn
  • 作者简介:许金凯(1978-),男,副研究员,博士生导师.研究方向:精密超精密加工与检测技术及其装备研制.E-mail:xujinkai2000@163.com
  • 基金资助:
    吉林省科技创新人才培育计划青年科研基金项目(20160520067JH).

Dynamic characteristics of a heavy duty parallel mechanism with actuation redundancy

XU Jin-kai1, 2, WANG Yu-tian1, ZHANG Shi-zhong3   

  1. 1.College of Mechanical and Electric Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022,China;
    2.National and Local Joint Engineering Laboratory of Precision Manufacturing and Measurement Techniques, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022,China;
    3.College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022,China
  • Received:2017-02-19 Online:2017-07-20 Published:2017-07-20

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摘要： 针对重型并联机构构型不足的问题,提出了一种适合重载加工的2自由度龙门式驱动冗余并联机构。首先,在运动学分析的基础上,利用虚功原理建立了系统的动力学模型。其次,以动力学模型中驱动力的范数最小为目标,对驱动力进行优化,并给出了一种加速度性能评价指标。最后,基于驱动力优化方法以及加速性能评价指标分析比较了在相同运动条件下该冗余重型并联机构与其对应的非冗余并联机构的动力学性能。本文研究结果对其他重型关联机构的构型设计以及加速度评价具有重要的参考价值。

关键词: 自动控制技术, 并联机构, 虚功原理, 动力学, 驱动冗余, 性能评价

Abstract: The types of heavy-duty parallel mechanisms are not sufficient for industrial applications. A two degree of freedom (2DOF) heavy-duty parallel mechanism with actuation redundancy is proposed. The kinematics of the mechanism is analyzed and the dynamic model is derived using the principle of virtual work. The driving force is optimized based on the force optimization method. An evaluation method of the acceleration is given. The acceleration of the redundantly actuated parallel mechanism is compared with its corresponding non-redundant parallel mechanism. It is proved that the proposed parallel mechanism is useful for industry and the acceleration evaluation index is also helpful for the acceleration evaluation of other parallel mechanisms.

Key words: automatic control technology, parallel mechanism, principle of virtual work, dynamics, actuation redundancy, performance evaluation

中图分类号: 

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[1] Ecorchard G, Neugebauer R, Maurine P. Elasto-geometrical modeling and calibration of redundantly actuated PKMs[J]. Mechanism and Machine Theory,2010,45(5):795-810.
[2] 吴军, 李铁民, 关立文. 飞行模拟器运动平台的计算力矩控制[J]. 清华大学学报:自然科学版,2006,46(8):1405-1408.
Wu Jun, Li Tie-min, Guan Li-wen. Computed-torque control for a moving flight simulator platform[J]. Journal of Tsinghua University(Science and Technology),2006,46(8):1405-1408.
[3] Hennes N. ECOSPEED—an innovative machinery concept for high performance 5-axis machining of large structural components in aircraft engineering[C]//Proceedings of 3rd Chemnitz Parallel Kinematics Seminar, Zwickau, Germany, 2002: 763-774.
[4] Chung G J, Kim D H, Shin H. Structural analysis of 600 kg·f heavy duty handling robot[C]//IEEE International Conference on Robotics, Automation and Mechatronics,Anchorage, Alaska,USA,2010:40-45.
[5] Bi Z M, Kang B. An inverse dynamic model of over-constrained parallel kinematic machine based on Newton-Euler formulation[J]. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control,2014,136(4):041001.
[6] Asada H. A geometrical representation of manipulator dynamics and its application to arm design[J].Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 1983, 105(3): 131-135.
[7] Yoshikawa T. Dynamic manipulability of robot manipulators[J]. Journal of Robotic Systems,1985,2(1):113-121.
[8] Wu J, Gao Y, Zhang B, Wang L. Workspace and dynamic performance evaluation of the parallel manipulators in a spray-painting equipment[J]. Robotics and Computer Integrated Manufacturing,2017,44:199-207.
[1] 贾拓,赵丁选,崔玉鑫. 铰接式装载机倾翻预警方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1762-1769.
[2] 朱伟,王传伟,顾开荣,沈惠平,许可,汪源. 一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1777-1786.
[3] 顾万里,王萍,胡云峰,蔡硕,陈虹. 具有H∞性能的轮式移动机器人非线性控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1811-1819.
[4] 李战东,陶建国,罗阳,孙浩,丁亮,邓宗全. 核电水池推力附着机器人系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1820-1826.
[5] 赵爽,沈继红,张刘,赵晗,陈柯帆. 微细电火花加工表面粗糙度快速高斯评定[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1838-1843.
[6] 刘兆惠, 王超, 吕文红, 管欣. 基于非线性动力学分析的车辆运行状态参数数据特征辨识[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1405-1410.
[7] 王德军, 魏薇郦, 鲍亚新. 考虑侧风干扰的电子稳定控制系统执行器故障诊断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1548-1555.
[8] 闫冬梅, 钟辉, 任丽莉, 王若琳, 李红梅. 具有区间时变时滞的线性系统稳定性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1556-1562.
[9] 胡满江, 罗禹贡, 陈龙, 李克强. 基于纵向频响特性的整车质量估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 977-983.
[10] 刘祥勇, 李万莉. 包含蓄能器的电液比例控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1072-1084.
[11] 张茹斌, 占礼葵, 彭伟, 孙少明, 刘骏富, 任雷. 心肺功能评估训练系统的恒功率控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1184-1190.
[12] 董惠娟, 于震, 樊继壮. 基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1191-1198.
[13] 张琳, 章新杰, 郭孔辉, 王超, 刘洋, 刘涛. 未知环境下智能汽车轨迹规划滚动窗口优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 652-660.
[14] 田彦涛, 张宇, 王晓玉, 陈华. 基于平方根无迹卡尔曼滤波算法的电动汽车质心侧偏角估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 845-852.
[15] 张士涛, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 田大鹏. 基于零相差轨迹控制方法提升快速反射镜性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 853-858.
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