1、并聯(lián)機器人有著串聯(lián)機器人所不具有的優(yōu)點，在應用上與串聯(lián)機器人形成互補關系。2自由度并聯(lián)機器人是并聯(lián)機器人家族中的重要組成部分，由于結構簡單、控制方便和造價低等特點，有著重要的應用前景和開發(fā)價值。本文以2自由度并聯(lián)機器人為研究對象，全面系統(tǒng)分析了平面2自由度5R并聯(lián)機器人、平面2自由度驅動冗余并聯(lián)機器人、球面2自由度5R并聯(lián)機器人以及球面2自由度驅動冗余并聯(lián)機器人的運動學性能，在此基礎上，進行了運動學優(yōu)化設計。 本文首先根據(jù)機構幾

2、何約束條件，利用矢量理論和球面解析幾何理論，建立了四類2自由度并聯(lián)機器人機構的約束方程，研究了機構位置解；同時，利用對機構約束方程求導的方法，建立了2自由度并聯(lián)機器人機構的運動學雅可比矩陣。機器人運動學雅可比矩陣的建立，是對機構進行性能指標分析的基礎和前提。 根據(jù)2自由度并聯(lián)機器人機構幾何約束條件和裝配條件，分別建立了四類并聯(lián)機器人機構的尺寸設計空間。利用平面幾何和球面解析幾何法，系統(tǒng)地分析了機器人機構的理論工作空間形狀。針對球

3、面機構，利用保角變換理論，將球面工作空間形狀變換到平面上表示出來。利用機構理論工作空間形狀發(fā)生變化的臨界尺寸數(shù)學條件，將設計空間劃分為若干子區(qū)域，研究了每個子區(qū)域內(nèi)的機器人機構特征。進一步分析了機器人理論工作空間形狀、面積與機構桿件尺寸參數(shù)之間的關系，討論了理論工作空間在機構尺寸設計空間內(nèi)的分布規(guī)律。 根據(jù)機構奇異位形的幾何特點和物理意義，對機構奇異位形進行了分類。利用矢量理論，研究了2自由度非冗余并聯(lián)機器人機構發(fā)生三類奇異位形

4、的數(shù)學條件以及對應機構發(fā)生奇異時的幾何特征，并詳細分析了機器人工作空間內(nèi)的奇異軌跡分布，以及機器人奇異軌跡在機構設計空間內(nèi)的分布規(guī)律。在對2自由度非冗余并聯(lián)機器人機構奇異位形分析的基礎上，進一步分析了2自由度驅動冗余并聯(lián)機器人機構發(fā)生奇異位形時的幾何特征及奇異軌跡的求解方法。 根據(jù)機器人全域性能指標的定義，計算了2自由度并聯(lián)機器人機構的靈巧度、輸出速度、承載能力以及剛度等全域性能指標值，利用設計空間理論研究了各種全域性能指標與機