平面并联机器人的运动学和动力学研究

平面2自由度并联机器人的运动学和动力学研究林协源1 刘冠峰1（1.广东工业大学 广州 ）摘要：本文面向高速高精LED电子封装设备设计了一种高速高精2自由度平面并联机构（2-PPa并联机器人）。该机

平面2自由度并联机器人的运动学 和动力学研究 11 林协源刘冠峰 （1.广东工业大学广州） ： 2-PPa 本文面向高速高精LED电子封装设备设计了一种高速高精2自由度平面并联机构（并联机器 摘要 () 人）。该机构由一个动平台和两个对称分布的完全相同的支链组成，每个支链中都有一个移动副驱动关节 和一个由平面平行四边形组成的特殊转动动副。首先推导出该机器人的运动学模型包括正反解；其次结合 Euler-Lagrange 焊线机实际工艺要求提出多项机构性能指标对该机构的几何参数进行多目标优化；然后基于 方程建立该机器人的动力学方程，最后通过算例分析两个移动副在动平台按照一定轨迹运动时其速度、加 速度和驱动力的变化规律。这些为接下来研究该机器人的动态性能和系统解耦控制等都具有重要意义。 ：2自由度平面并联机器人运动学动力学 关键词 KinematicandDynamicAnalysisofaPlanar Two-degree-freedomParallelManipulator 11 LINXieyuanLIUGuanfeng 1.GuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou （） ： Abstract Inthispaperatypeofplanar2-DOFparallelmanipulatorisproposedforusesindesignof ， high-speedandhigh-accuracyLEDpackagingmachines.Themanipulatorconsistsofamovingplatform andtwoidenticalsubchains.Eachsubchainismadeofaprismaticjoint(actuator)andaparallelogram withfourpassiverevolutejoints.Wefirstderivethekinematicmodelofthemanipulator.Then,we determinetheoptimalgeometricparametersofthemanipulatorbysolvingamulti-goaloptimization problembasedonperformanceindices.WecomputethedynamicequationuseEuler-Lagrangeformulation anduseittoanalyzetherelationshipbetweenvelocity,accelerationanddrivingtorqueofjoints.This analysisisimportantforfurtherstudyofthedynamicperformanceandthedecouplingcontrolmethods forthemanipulator. : Keywords 2-DOFPlanarparallelmanipulatorKinematicsDynamics 方向只需要较小的操作位移时，末端搭载一 0前言 个1或2自由度的串联机构的2自由度并 在电子、包装和食品等轻工业场合中， 联机器人相对应3或4自由度的并联机器 机器人只需要3到4个自由度即可满足使 人会显得更加经济适用。 用要求。串联机器人由于自身具有较大的质 清华大学曽提出过两种平面2-DOF并 量和惯性，很难应用到需要高速高负载能力 PRRRPP 联机器人：一种是（表示移动副， 的场合。并联机器人很好的弥补了串联机器 R 表示转动副）并联机器人，其中两移动副 人这方面的不足。所以，近年来少自由度并 运动方向平行，且机器人的末端姿态是可变 联机器人的研究相当热门。其中3自由度并 2-PPaPa 的；一种是（表示平行四边形 [5] 联机器人的研究已是相当深入。在Z [1-4] 机构）并联机器人，同样，该机器人的移动