基于方位特征方法的范例并联机构的拓扑特征分析及其启示与应用

机构拓扑结构特征是并联机构固有的拓扑不变量,反映了机构的结构学、运动学及动力学基本特性;剖析在设计与应用上较为成功的范例并联机构的拓扑结构特征,对并联机构的研究具有借鉴和启示作用。应用基于方位特征(Position and orientation characteristic,POC)的并联机构拓扑结构设计理论与方法,对2～6-DOF的34种范例并联机构,即已推广运用的8种著名并联机构Delta、Diamond、Tricept、Tri Variant、Exechon、Z3、H4、Steward以及26种具有潜在应用价值的并联机构,进行拓扑结构分析,分别给出其拓扑结构特征,并总结出共性规律。基于此,研发出5自由度混联检测平台和喷涂机器人。研究结果表明,应用基于POC的并联机构拓扑结构设计理论与方法,可较好地揭示出包括范例并联机构在内的所有机构的拓扑结构特征;而从中得到的机构设计与应用的一些共性规律,可对并联机构的理论研究、工业设计和应用提供重要参考和启示。