1、并聯(lián)機(jī)器人有著串聯(lián)機(jī)器人所不具有的優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用上與串聯(lián)機(jī)器人形成互補(bǔ)關(guān)系。2自由度并聯(lián)機(jī)器人是并聯(lián)機(jī)器人家族中的重要組成部分，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便和造價(jià)低等特點(diǎn)，有著重要的應(yīng)用前景和開(kāi)發(fā)價(jià)值。本文以2自由度并聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象，全面系統(tǒng)分析了平面2自由度5R并聯(lián)機(jī)器人、平面2自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)機(jī)器人、球面2自由度5R并聯(lián)機(jī)器人以及球面2自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文首先根據(jù)機(jī)構(gòu)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(jī)器人機(jī)構(gòu)的約束方程，研究了機(jī)構(gòu)位置解；同時(shí)，利用對(duì)機(jī)構(gòu)約束方程求導(dǎo)的方法，建立了2自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)雅可比矩陣。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)雅可比矩陣的建立，是對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行性能指標(biāo)分析的基礎(chǔ)和前提。 根據(jù)2自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)幾何約束條件和裝配條件，分別建立了四類并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)空間。利用平面幾何和球面解析幾何法，系統(tǒng)地分析了機(jī)器人機(jī)構(gòu)的理論工作空間形狀。針對(duì)球

3、面機(jī)構(gòu)，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(lái)。利用機(jī)構(gòu)理論工作空間形狀發(fā)生變化的臨界尺寸數(shù)學(xué)條件，將設(shè)計(jì)空間劃分為若干子區(qū)域，研究了每個(gè)子區(qū)域內(nèi)的機(jī)器人機(jī)構(gòu)特征。進(jìn)一步分析了機(jī)器人理論工作空間形狀、面積與機(jī)構(gòu)桿件尺寸參數(shù)之間的關(guān)系，討論了理論工作空間在機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)空間內(nèi)的分布規(guī)律。 根據(jù)機(jī)構(gòu)奇異位形的幾何特點(diǎn)和物理意義，對(duì)機(jī)構(gòu)奇異位形進(jìn)行了分類。利用矢量理論，研究了2自由度非冗余并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)發(fā)生三類奇異位形

4、的數(shù)學(xué)條件以及對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)發(fā)生奇異時(shí)的幾何特征，并詳細(xì)分析了機(jī)器人工作空間內(nèi)的奇異軌跡分布，以及機(jī)器人奇異軌跡在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)空間內(nèi)的分布規(guī)律。在對(duì)2自由度非冗余并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)奇異位形分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了2自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)發(fā)生奇異位形時(shí)的幾何特征及奇異軌跡的求解方法。 根據(jù)機(jī)器人全域性能指標(biāo)的定義，計(jì)算了2自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的靈巧度、輸出速度、承載能力以及剛度等全域性能指標(biāo)值，利用設(shè)計(jì)空間理論研究了各種全域性能指標(biāo)與機(jī)