并聯(lián)式大型法蘭對接平臺的位姿逆解

楊修偉，黃 磊

(大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116024)

并聯(lián)式大型法蘭對接平臺的位姿逆解

楊修偉，黃 磊

(大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116024)

針對六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大型法蘭自動(dòng)對接的問題，對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位姿逆解展開研究。根據(jù)動(dòng)靜平臺各球鉸坐標(biāo)及法蘭的位姿參數(shù)推導(dǎo)出各伸縮桿長度。利用Simulink搭建平臺的運(yùn)動(dòng)仿真模型，輸入橫蕩、縱蕩、垂蕩、橫搖、縱搖、艏搖參數(shù)，得到6個(gè)伸縮桿的變化規(guī)律曲線，為進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析奠定基礎(chǔ)。

大型法蘭；并聯(lián)機(jī)構(gòu)；仿真模型；位姿逆解

1 引 言

并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由動(dòng)平臺和靜平臺通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，是由并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)，具有工作空間小、剛度大、無累計(jì)誤差、精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1]。其中，應(yīng)用最廣的是六自由度運(yùn)動(dòng)平臺，由上平臺、下平臺、6個(gè)伸縮桿和球鉸組成，可以實(shí)現(xiàn)橫蕩、縱蕩、垂蕩、橫搖、縱搖、艏搖6個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)裝配、宇航對接等大部件對接裝配領(lǐng)域。

目前，對并聯(lián)機(jī)器人的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，如位姿反解與正解；動(dòng)力學(xué)分析與控制；機(jī)構(gòu)性能分析，如奇異形位分析，誤差分析與補(bǔ)償；工作空間與靈活度分析；并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用等[2]。本文主要針對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位姿反解問題展開研究，首先分析該結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，推導(dǎo)運(yùn)動(dòng)學(xué)反解方程，并利用Simulink模塊搭建反解模型，在輸入6個(gè)位姿參數(shù)的前提下，輸出并聯(lián)機(jī)構(gòu)的6個(gè)伸縮桿長度隨位姿參數(shù)的變化規(guī)律曲線。……