冗余并联机构的精度分析

冗余并联机构的精度分析

作者：殷小龙

来源：《科技资讯》 2015年第11期

殷小龙

（大连大学机械工程学院辽宁大连 116622）

摘要：精度和误差是并联机构的重要评价指标，在实际工程中，对并联机构都有很高的精度和误差的要求。在理论上，并联机构应该比串联机构的精度更高，但由于并联机构具有奇异

位形，因此并联机构的精度甚至还没有串联机构高。该文求出了2自由度非冗余并联机构和冗

余并联机构的精度和误差表达式，分析了一类奇异点和二类奇异点在精度方面的差别。同时指出，要想部分甚至于完全消除机构的奇异位形，引入驱动冗余这一概念是个非常好的方法。

关键词：精度奇异位形驱动冗余

中图分类号：TH112 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（b）-0060-01

并联机构的精度是并联机构中的重要参数和指标之一。末端执行器的位置和姿态的定位精

度或误差叫做并联机构的精度或误差。并联机构无需考虑姿态的精度和误差，只需研究位置的

精度和误差[1]。并联机构杆件的几何误差、控制误差和震动误差等都会引起并联机构的误差，该文只研究并联机构的几何误差[2]。几何误差的诱发因素主要有驱动关节的误差、关节安装位置误差和关节的制造误差。其中最重要的因素就是驱动关节误差的影响。

1 非冗余并联机构的精度分析

当B的行列式为0时，第一类奇异性触发，此时的末端执行器位于工作空间的边界，无需

考虑精度问题。当A的行列式和B的行列式都为0时，机构不再运动，也无需考虑精度问题[3]。当A的行列式为0时，第二类奇异性触发，需要考虑此时的位形对精度的影响。

2 冗余并联机构的精度分析

3 结语

对于非冗余并联机构，误差最大值在第二类奇异曲线上。在除去奇异曲线的其他区域内，越靠近奇异位形，机构的误差也就越大。

对于冗余并联机构，误差最小的地方在工作空间的中心，越接近工作边界误差越大。

参考文献

[1] Y uefa Fang，Lung-Wen Tsai.Structure Snythesis of a Class of 4-DOF and 5-DOF parallel Manipulator with Identical Limb Sturctures[J].The International Journal of Robitcis Research，Vol.21 No.9， September 2014，pp 799-810.

[2] X ianwen Kong，Clement M.Gosselin.Type Synthesis of 3T1R 4-DOF Parallel Manipulators Based on Screw Theory[J].IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS AND AUTOMATION，VOL.20，NO.2，APRIL 2004.

[3] 杨廷力.机器人机构拓扑机构学[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4] C leary K.et Arai T.A prototype parallel manipulator：kinematics construction，software， workspace results and singularity analysis[J].In IEEE

Int.Conf.on Robotics and Automation， pages 566-571，Sacramento，11-14 Avril2013.