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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