舵葉固定式液壓球形關節運動學及性能分析

方守龍 王 亮 丁 帥

(北京航空航天大學 自動化科學與電氣工程學院，北京100191)

球面運動機構是一種介于平面機構和空間機構之間的特殊機構，其特點為機構末端的輸出軌跡都在一個球面上.球面機構具有結構緊湊、靈活可靠等諸多優點，因此在許多領域得到了廣泛的應用，如可用作微創手術機器人［1］、球面點定位設備［2］、機械加工的回轉工作臺等.近年來，國內外對球面運動機構的構形理論、性能等展開了大量的研究.文獻［3］采用了球面三自由度的串聯機構研制了機器人的手腕;文獻［4］詳細闡述了具有運動學各向同性特性的四轉軸三自由度球面串聯機構;文獻［5］介紹了一類球面四桿運動機構，給出了該類機構的構型分類及曲柄存在條件;文獻［6］討論了非對稱球面5R并聯機構，并且給出了曲柄存在的條件;文獻［7］研究了非對稱三自由度球面并聯機構結構綜合問題，討論了非對稱三自由度球面并聯機構的類型及達到所需球面運動的機構安裝幾何條件;文獻［8］提出了一類新的3-RRPRR結構的新型球面機構，分析了該類機構的幾何構型條件、奇異軌跡及工作空間等.類球鉸機構是球面機構的另一熱點研究領域，其中最有代表性的是球形電機.文獻［9］分析了磁極設計對于球形電機定位轉矩的影響;文獻［10］介紹了一種具有雙氣隙特性的多自由度球形電機.鑒于上述機構中串聯機構末端剛度小、承載力弱及并聯機構工作空間小、奇異位形多……