机构工作空间分析

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《2024年参数化机构输出工作空间立体分析软件设计》范文

《参数化机构输出工作空间立体分析软件设计》篇一一、引言随着现代工业自动化和机械系统的发展，机构输出工作空间的分析变得越来越重要。

参数化机构输出工作空间立体分析软件设计旨在为工程师和设计师提供一个高效、准确的工具，以评估和分析机构的工作空间。

本文将详细介绍该软件的设计思路、功能特点以及应用价值。

二、软件设计目标本软件设计的核心目标是实现机构输出工作空间的立体分析，以满足工程师和设计师在实际工作中的需求。

具体目标包括：1. 提供直观的界面，方便用户操作。

2. 支持多种机构类型，包括但不限于连杆机构、齿轮机构等。

3. 实现工作空间的参数化分析，支持用户自定义参数。

4. 提供立体分析功能，以便用户更直观地了解机构的工作空间。

5. 具备数据导出功能，方便用户将分析结果导入其他软件或进行后续处理。

三、软件功能特点本软件具备以下功能特点：1. 界面友好：采用直观的用户界面，方便用户快速上手。

2. 参数化设计：支持用户自定义机构参数，满足不同需求。

3. 多种机构类型：支持连杆机构、齿轮机构等多种机构类型，满足不同场景的需求。

4. 立体分析：通过三维图形展示机构的工作空间，使用户更直观地了解机构性能。

5. 数据导出：支持将分析结果导出为常见格式，方便用户进行后续处理。

四、软件架构设计本软件采用模块化设计，主要包括以下几个模块：1. 界面模块：负责用户界面的设计，包括菜单、工具栏、控件等。

2. 参数输入模块：用于接收用户输入的机构参数，如尺寸、角度等。

3. 机构建模模块：根据用户输入的参数，自动生成机构的模型。

4. 工作空间分析模块：对机构进行工作空间分析，包括参数化分析和立体分析。

5. 结果展示模块：将分析结果以图表、三维图形等形式展示给用户。

6. 数据导出模块：将分析结果导出为常见格式，如CSV、PDF等。

五、软件实现与优化在软件实现过程中，需要注意以下几点：1. 采用高效的算法，确保软件运行速度和准确性。

2. 对界面进行优化，提高用户体验。

解耦3-CRC并联机构奇异性与工作空间分析

ｌｔｃｌｅｐｒｓｉｏｓｎｌｒｐｉｉｓｅｉｅｎｈｅｅｉｔｎｃｏｂｒｅｓｎｙｉａｘｅｓｏｎｆｉｇｕａｏｓｔｏｎｗａｄｒｖｄａｄｔｘｓｅｅｆｏｄｒｉｇｕｌｒｔｓａｉｙｗａ
ｔｎａａｙｉ．ｅｓｎｕａｉｙｏｈｃａｉｍｓｄｓｕｓｄｂｓｎａｏｓｓＴｈｉｇｌｒｔｆｔｅｍｅｈｎｓｗａｉｃｓｅｙｕｉｇＪｃｂａｔｉ．ｅａａｏ
摘要：通过对３ＣＣ并联机构的位置分析验证了机构的完全解耦性．用雅可比矩阵分析了机－Ｒ利
构的奇异性，出了奇异位置的解析表达式，明了机构仅存在边界奇异．后，别利用解析法和导证最分数值法对工作空间进行了求解，并结合奇异性的分析结果在工作空间中描述了机构运动的奇异面．关键词：并联机构；位置正反解；解耦；奇异性；工作空间
ＳＯＮＧｏｇｐｎＨｎ — ｅｇ，ＣＨＥＮａ— ｈｅＨｉｚｎ，ＨＵａＬｉｎｇ
（ｃｏｌｏｅｈｎｃｌＥｇｎｅｉｇＳｈｏｆＭｃａｉａｎｉｅｒｎ，ＳａｄｎｉｅｓｔｆＴｅｈｏｏｙｉｏ２５４，Ｃｈｎ）ｈｎｏｇＵｎｖｒｉｙｏｃｎｌｇ，Ｚｂ５０９ｉａ
ｌｙ，ａｈｏｅｎｉｇｕａｓｒａｅｏｈｅｍｅｈａｉｍｎｔｎｄｔｅｍｖｍｅｔｓｎｌｒｕｆｃｆｔｃｎｓｉｈｅｗｏｒｐｃｓｄｓｒｂｅｏｍ— ｋｓａｅｗａｅｃｉｄｅｂｎｅｔｈｅｒｓｔｆｔｉｇｕａｉｙａｌｉ．ｉｄｗｉｈｔｅｕｌｓｏｈｅｓｎｌｒｔｎａｙｓｓＫｅｒｓ：ｐａａｌｌｍｅｈｎｉｍ；ｐｉｉｎａｏｒｒｎｎｅｓｏｕｉｎ；ｄｅｏｌｎｇ；ｓｎｌｒｔｙｗｏｄｒｌｅｃａｓｏｓｔｏｌｆｗａｄａｄｉｖｒｅｓｌｔｏｃｕｐｉｉｇｕａｉｙ；ｗｏｋｓａｅｒｐｃ

非对称分布3-(2SPS)三平移并联机构的工作空间分析

关键词：并联机构；运动学反解；工作空间；冗余自由度；偏置；构型变异
中图分类号：ＴＨＩ１２；ＴＰ２４２
文献标志码：Ａ
Байду номын сангаас
文章编号：１６７１－５２７６（２０１３）０５ — ０１５０ — ０３
就是并联机构工作空间小。工作空间的大小是衡量该机构工作性能的一个重要的指标Ｊ。
德国斯图加特大学的Ｓ．Ｊｏｈａｎｎｅｓｓｏｎ在２００３年提出了
ｏｔｈｅｒｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｉｎｔｈｅｉｒｐａｒａｌｌｅｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｏｔｈａｔｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｓｐａｃｅｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌ，Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｔａｋｅｓａｔｈｒｅｅ－ＤＯＦｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａ・
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｎｅｇａｔｉｖｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｗｏｒｋｓｐａｃｅ；ｒｅｄｕｎｄａｎｔｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ；ｂｉａｓ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎ
Ｂ和ｂ为第ｉ根伸缩杆与定平台和动平台相连的球铰中
０引言

平面三自由度并联机床的机构分析及工作空间确定

Ｆ＝６（ｎ — Ｐ一１）一
ｉ＝１
（２）
ＩｌＰ
这就是空间机构自由度的一般形式的计算公
式。而对于平面机构有
Ｆ＝３（ｎ－ｐ－１）＋ＥＺ
ｉ＝１
（３）
对于图１中３．ＲＲＲ平面并联机床机构，
ｌ
訇似
平面三自由度并联机床的机构分析及工作空问确定
Ｔｈｅｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｗｏｒｋｓｐａｃｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｏｆ３－ｆｒｅｅｄｏｍｐｌａｎｅｐａｒａｌｌｅＩｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ
Ｄｏｉ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－０１３４．２０１３．０２（上）．３９
１平面三自由度并联机床的构型分析
三自由度平面并联机床是由指运动平台上对称布置的移动副和转动副组成３自由ห้องสมุดไป่ตู้并联机构。任何类型的三自由度平面并联机器人其运动平台
（ａ）ＲＲＲ（ｂ）ＲＤＲ（Ｃ）ＲＲＰ
：
８，Ｐ＝９， ∑ ＝９，ＮｌｌｔＦ＝３。因此该并联机
收稿日期：２０１２ —１０ —１０作者简介：崔乐芙（１９６４一），女，副教授，工学学士，研究方向为电梯应用技术研究和建筑机械应用技术研究。

并联机构工作空间方法的分析

并联机构工作空间方法的分析引入并联机构的定义以及其具有的优点。

相对串联机构，并联机构刚性好，具有高的稳定性;惯性较小、动态响应好、累积误差小等特点成为学者的研究热点。

并联机构的工作空间是机构性能的重要指标。

文中总结并联机构工作空间求解的方法以及各种方法的特点及区别，为并联机构的应用和研究提供理论意义和实用价值。

标签：并联机构;工作空间;求解方法并联机构是机械、电子及计算机控制相结合的产物，是机器人学的一个重要分支。

并联机构的定义：由2个或2个以上的独立运动链连接动平台和静平台，通过并联方式驱动的闭环系统。

与串联机构相比，并联机构具有的优点：闭环支链结构刚度大，稳定性较好;运动惯性小、动态响应快、累积误差小、精度较高等;其中对于完全对称的并联机构具有较好的各向同性，可以避开机构的奇异点等，使得并联机构得到广泛的应用及发展[1]。

最早并联机构由学者Stewart提出的6自由度Stewart平台机构，该机构具有输出精度高，承载能力强以及易于控制，将其应用在飞行三维空间模拟器中。

由学者Fichter和Sugimoto将此平台用于操作器和力矩传感器。

并联机构中包含一类自由度小于6称少自由度并联机构，为并联机构中的重要分支[2]。

相对于6自由度并联机构，少自由度并联机构具有结构简单、造价低，易于控制优点。

Hunt提出一种3自由度并联平台机构，该并联机构动平台末端输出为2个转动自由度和1个移动自由度。

Gosselin提出了平面和球面3自由度机器人。

黄真和赵铁石综合出一种4-URU对称4自由度并联机构，可以实现3个移动自由度和1个转动自由度。

少自由度并联机构适合应用在模块化可重组制造系统中。

可用来构造串、并联机构、微动机构特殊用途机器人，从而进一步促进并联机构的实用性。

1 并联机构工作空间的定义及分类并联机构的工作空间定义[3]为：当给并联机构的驱动构件输入驱动时，动平台输出末端的参考点的所有运动区域，也即为此并联机构的工作空间。

改进型三平移并联机构工作空间分析及运动仿真

维普资讯
研究探讨
改型平联工间析及动真进三移并机构作空分运仿
李健－黄秀琴，
（．苏工业学院机械系，苏常州２３１：．州工学院机电工程学院，苏常州２３０１江江１０６２常江１０２）
中圈分类号：Ｈ１Ｔ１２
文献标识码：Ａ
文章编号：０２２３（Ｏ６１ — １６０１０ — ３３２Ｏ）００２ — ３
１机构描述
杆相当于一个Ｐ副。平行四边形上边的中点Ｃ固定在正三角形上平台的三个顶点上，平台为动平台。机构由该该６球副、个转动副、个移动副及１个９３４个构件组成，即用
一
Ｐ副代替Ｄｌ机构中的尺副作为主动输入，实际应用ｅａｔ
时，可选用三个商品化的线性致动器或滚珠丝杠驱动型构加工制造及装配简易、易于控制等优点。
２位置逆解模型及工作空间求解
布置，即每个支链有一移滑块，机构保持三平移运动输出不变，有比ｄｌ机该具ｅａｔ
弹性模量为随机变量，根据３倍标准方差原则Ｐ（。＜Ｅ如结构总体刚度矩阵、荷向量矩阵提出来时，＜载如弹性模Ｅ）查表可得Ｅ＝０６ＭＰ，９．２ａ用区间数方程量、，Ｌ５．８ａＥ＝４１ＭＰ。外载荷及部分几何尺寸等，时便可通过有限元方程这

新型三自由度并联机构工作空间分析

当 ≥ 时，动平台无法从定平台内部通过；当ＲＬ＞旦时动平台可以从定平台内部通过，但
图１机构三维模型
ｆｉ（；ｉｍｘＬ）兰ｍｎＬ）！ａ（！，
，１
｛
，
｝（１２．）ｉ … ，＝６
Ｊ
（）２
ｉａ（ｉ＜ＳｍｘＳＳ） … －式中：各伸缩杆的长度；一
Ｓ
．
、
Ｓ一与动、ｉ定平台相连球铰的半锥角；
＿集成制造系统，００２１．正［］Ｊ．机械工程学报，９６９ — ０．１９：９１１
械工程，９９１９１１９：０ — １１．
６结论
针对复杂曲面精加工提出了一种投影法精加工刀轨生成方法，将投影法刀轨生成和刀轨干涉处理统一在一个过程中，按照
如图４所示。机构的动、定平台上建立坐标系，动坐标系｛｝－～建立在动支链最小杆长单独约束下的运动轨迹，：ＸＹＰ
在坐标系｛中的空间位置，，＝Ｙｚ）Ｕ｝其中Ｒ（Ｐｒ运用坐标变换求得运动学反解方程：
可得如下结论：
点，逐步成为机构学领域新的研究热点，在工业领域有着广阔的应用前景。针对并联机构工作空间较小的特点，对一种新型三自由度并联机构进行研究。该机构的工作空间对称分布于定平台的两侧。分析在
其结构特点的基础上，导出其位置反解方程。根据约束条件，用数值方法绘制出工作空间的三维立推采
ｍｕｈｗｄｒｐｌａｉｆｒｇｏｎｅｉｄｓｒｅｔｒｏｌｉｅｒｂｅｌｏｋｐｅｏｅｃｉｅｐｉｔｏｏｅｒｕｄｉｔｕｔａｓｃ．ｒｏｖｎｔｏｌｍｏｓｌｒｓａｔａｃｎｎｈｎｉｌｏＦｓｇｈｐｆｍａｗｃｆｈ

3-SPR并联机构的工作空间分析

0引言与串联机构相比，并联机构具有更高的推重比、结构刚度、控制精度和更低的惯性等优点，因此得到了更广泛的关注[1，2]。

并联机构的工作空间是指并联机构末端执行器的工作范围，工作空间是并联机构性能的重要指标，因此它的研究尤为重要。

并联机构的机构紧凑，因而工作空间范围比较小，所以并联机构工作空间的研究相对于串联机构来说难度较大，研究并联机构工作空间的方法很多，运用最广泛的是数值法和解析法。

在数值法研究方面，主要有Tocobi法、网格法、优化法和蒙特卡洛法，这几种方法都需要固定末端执行器姿态，在利用位置反解方可求出机构的工作空间，因而这几种方法的求解效率和精度较低。

最具代表性的是Fichter研究了6自由度并联机构的工作空间[3]，利用的是并联机构的位置反解方程，固定3个位姿参数和一个位置参数，而让其他两个参数变换的方法。

在解析法方面最具代表性的是几何法，利用几何法求解并联机构的工作空间是最精确的，因为几何法是要求出并联机构工作空间的边界曲线，因此几何法工作量相对而言较为复杂烦琐。

1990年Gosselin利用几何法推导出了6-SPS并联机构工作空间的边界曲线[4]。

除以上几种分析方法外，还有许多学者利用软件对并联机构的工作空间进行分析，其中MATLAB中的SimMechanics模块就提供了分析工作空间的平台。

SimMechanics是MATLAB中的一个软件包，可以对很多机构进行建模和仿真[5，6]，王国明等就利用SimMechanics模块对二自由度串联机构进行系统的建模和仿真[7]。

然而复杂的并联机构在利用SimMechanics建立模块并设置参数时容易出错。

Solidworks具有强大的实体建模能力，所以通过Solidworks与MATLAB相连接，在Solidworks 中建模，并将模型导入MATLAB中，MATLAB会自动生成模型和各个构件的数据，这样就能更有效更快捷的建立SimMechanics模型[8]。

并联机构工作空间方法的分析

并联机构工作空间方法的分析
并联机构是机构中的一种重要形式，由多个并联的杆件和连接件组成，具有灵活性强、工作空间大的特点。

并联机构是机械装置中最常见的一种形式，广泛应用于各个领域。

分析并联机构的工作空间方法，可以采用几何方法或者代数方法进行计算。

几何方法
一般是通过几何关系来计算工作空间的位置和范围，而代数方法则是通过建立机构的运动
学方程来计算工作空间。

一、几何方法的分析
1. 几何约束方法：通过机构的几何特性来分析其工作空间。

对于一个平行四边形构
成的并联机构，可以通过几何约束来计算出杆件的运动范围，从而确定工作空间的位置和
范围。

2. 图形法：通过绘制机构的运动图形或者使用CAD软件进行仿真，来直观地分析并确定工作空间。

图形法可以直观地表示机构的运动轨迹，对于空间位置的分析非常有效。

二、代数方法的分析
1. 运动学方程法：通过建立机构的运动学方程，利用矢量分析和运动链分析来计算
机构的工作空间。

运动学方程法要求对机构的运动学特性有一定的了解，可以通过数学计
算来得出机构的工作空间。

在分析并联机构的工作空间方法中，几何方法和代数方法是最常用的两种方法。

几何
方法简单直观，适用于对机构的整体结构和几何特性进行分析；而代数方法则更加精确，
适用于对机构的运动学特性和运动轨迹进行分析。

无论采用哪种方法，都需要对并联机构
的结构和运动学特性有一定的了解，才能准确地分析其工作空间。

一种欠约束丝牵引并联机构工作空间的分析方法

支撑并联机构相比具有结构简单、性小、作空间惯工
围（包括平动和转动）并且通过对影响工作空间的参，
数进行分析优化可以获得模型活动的最大空间，高提机构的工作性能。因此对丝牵引并联机构的工作空间
ｓｓｅｏｐｔｃｌｗｉｅｄｉｅａｇｎｎｃｙｔｍｆｏｉａｒ — ｒｖｎｈｎｉｇｂｅｈ，ａｐｏｅｙａｐｙｎｈｅｒｆｄｍｅｉｎｒｄｔｏｏｇｔｔｒｓａｅｏｈｓｍｅｈｎｉｍｓｒｐｒｗａｐｌｉｇｔｏｙｏｉｎｓｏｅｕｃｉｎｔｅｈｅｗｏｋｐｃｆｔｉｃａｓｗａｐｅｅｅｒｓｎｔｄ．Ｔｈｎａｐｒｍｅｅｕｅｏｅａｕａｅｔｅｑａｉｆｔｅｗｏｋｐａｅｗａｒｐｓｄ，ｓｍｅｆｃｏｓｗｈｃｆｅｔｔｅｍｅｈｎｉｍ’ ｒｅａａｔｒｋｓｄｔｖｌｔｈｕｌｔｏｈｒｓｃｓｐｏｏｅｙｏａｔｒｉｈａｆｃｈｃａｓＳｗｏｋ一
ＡｓａｔＡｃｒｉｇｔｔｅｓｕｔｒｏ６ＤＦｃｍｌｔｙｒｔｉｄｐｒｌｌｅｈｎｓＩＰｂｔｃ：ｃｏｄｎｒｃｅｆＯｓｎｏｐｅｌｅｒｎａｌｃａｉｒｏｈｔｕａｉｅｓａｅａｅｍｍ（ＲＭ）ｄｉｎｂｉｗｒｓｎｅｉｅｅｒｅｙｓｉｄｄｓｎｄｉｔｖｘｅａｇｎｈ
进行分析研究具有相当的必要性。本研究依托于光、动速度快、运负载能力高等优点，虚拟现实的力在

一种新型四自由度并联机构的工作空间分析

在航空航天制造领域，有一类大型或超大型结
构件需要通过高速铣削加工来完成，其非常高的材
表达式；并采用几何包络面理论，导出该并联机构工
作空间受限的约束集合；进而通过数值求解，得到其
定姿态工作空间截面面积与姿态角的变化规律。
文章编号：１００１— ２２５７（２０１３）０７— ０００３— ０４
’
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｏｖｅｌ４一ＤＯＦｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａ — ｎｉｓｍｏｆ２ＰＲＳ一２ＰＵＳｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｂｕｉｌｄｕｐｈｉｇｈ— —ｓｐｅｅｄｍｉｌｌｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｌａｒｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｔｈｅｗｏｒｋｓｐａｅｅａｎａｌｙｓｉｓｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｔａｓｋｆｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｅｓｉｇｎ．Ｆｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｂａｓｅｄｏｎ
曲面族包络理论，通过对若干变心球面族的包络面求交集，得到了其工作空间，此外，刘辛军等Ｊ，王奇
志等。应用此法研究了并联机构。几何法求解并联机构工作空间的优点是避免了复杂的数学运算，可以通过相关软件直接展示出工作空间的区域范围，

一种平面n构件串联机构工作空间分析方法_李瑞琴

4 3 2 5 8 9 (b) T 工作区间三维图图 4 机器人工作空间 7 1 6 1
2011 年增刊
当 3 1 时，
max l2 l3 , l4 VL4 l1 l4
lv 4,v
1600-VL4 2400-VL4
1-基座；2-肩关节；3-大臂；4-肘关节；5-中臂；6-α 关节；7-小臂； 8-β 关节；9-末端臂；10-末端执行器图 3 机械臂机构示意图 O

n
l l1 l2 l3 l n 1 l n 1 1 i ln ln ln ln ln i 2 ln
(1)
收稿日期：2011-8-10 基金项目：山西省自然科学基金资助项目（2010011036-1）
88
李瑞琴等：一种平面 n 构件串联机构工作空间分析方法当 i (i 4, , n) 为零时，VLn 最短；当 i (i 4,, n) 为时，VLn 最长，具体计算公式如下：
② VL4 l1 l4
lv4’,v5’ VL4-2400 lv2,v3 VL4-1600 lv
(a) 工作空间
参考文献：
i 2
2 VL5 l4 (VL4 ) 2 2l4 (VL4 ) cos 5max(VLn ) ， ln min(VLn ) ，
n 1 。ln 的取值不同时会导致有两种不同的结果，即 ln 为
(2)
此时，四杆机构的类型取决于虚最短杆或者 ln 为第二短杆，拟构件 VL 的长度。
Abstract: Orientation rotatability characterized by orientation angle workspace is an essential factor associated with robot manipulators. This paper presented a new approach for analyzing and synthesizing the orientation angle workspace of planar serial n-link manipulator. By introducing a virtual equivalent mechanism, the open-chain kinematic problem is converted into a close-chain mechanism, and the Grashof-type condition is used to examine the rotatability of the end-effector link. This method was applied to the design of a garden pruning robot which is a planar serial 4-link manipulator. The application research and analysis approach have practical significance for the design of a highly dexterous serial 4-link manipulator with proposed link relations. Key words: Grashof criterion, planar serial 4-link manipulator, orientation angle workspace, virtual equivalent mechanism

基于SKC的新型3T并联机构的运动学、奇异性和工作空间分析

2023年第47卷第7期Journal of Mechanical Transmission基于SKC的新型3T并联机构的运动学、奇异性和工作空间分析赵一楠1沈惠平2陆晨芳1黄晓萍1（1 南京机电职业技术学院，江苏南京211306）（2 常州大学现代机构学研究中心，江苏常州213016）摘要基于方位特征（POC）方程的并联机构拓扑设计理论与方法，设计了一种可用于抓取的新型三平移（3T）并联机构。

首先，阐述了整个机构的设计过程并对机构的基本拓扑特征进行了分析计算，证明该机构包含两个耦合度κ为0的子运动链（SKC）；接着，根据基于拓扑特征的并联机构运动学建模原理，以SKC为序，分别对机构的位置正、反解及其构型进行了求解与分析；然后，根据基于SKC的奇异性分析方法，计算分析了该机构每个SKC内部发生第一和第二类奇异时对应的奇异位形；最后，分析并选取出该机构内部速度传递因数指标较优的任务工作空间。

研究为该机构后续的刚度、动力学分析及工程样机设计奠定了基础。

关键词并联机构子运动链耦合度速度传递因数工作空间Kinematics, Singularity and Workspace Analysis of a Novel 3T ParallelMechanism Based on SKCZhao Yi′nan1Shen Huiping2Lu Chenfang1Huang Xiaoping1（1 Nanjing Vocational Institute of Mechatronic Technology, Nanjing 211306, China）（2 Research Center of Modern Mechanisms, Changzhou University, Changzhou 213016, China）Abstract According to the theory and method of topological design of the parallel mechanism (PM) based on position and orientation characteristic (POC) equations, a novel three-translation (3T) parallel mechanism for grasping is proposed. Firstly, the design process of the entire PM is described and the main topological features of the mechanism are analyzed. It is proved that the mechanism contains two sub-kinematics chains (SKCs）whose coupling degree equals 0. Secondly, according to the kinematics modeling principle for parallel mecha⁃nism based on topological features, the direct kinematics problem (DKP) and inverse kinematics problem (IKP) of the mechanism are solved according to the order of SKC. Then, according to the singularity analysis method based on SKC theory, the first and second kind of singular configurations in each SKC are analyzed. Finally, the task workspace with the optimal internal velocity transmission factors index of the mechanism is analyzed and se⁃lected. This study lays the foundation for the stiffness, dynamics and engineering prototype design of the mecha⁃nism.Key words Parallel mechanism Sub-kinematics chain Coupling degree Velocity transmission fac⁃tor Workspace0 引言三平移（3T）并联机构因其具有有效工作空间大、动态性能好等优点，为国内外学者最早研究的一类并联机构。

并联机构工作空间方法的分析

并联机构工作空间方法的分析并联机构工作空间方法是一种用于设计和分析机械装置工作空间的方法。

通过对工作空间的分析，可以优化并联机构的设计，提高其性能和效率。

本文将对并联机构工作空间方法进行分析，探讨其原理和应用。

一、工作空间的定义工作空间是指机械装置中可用于执行任务的区域。

对于并联机构而言，工作空间是六维度空间中的一个特定区域，其中包括三个平移自由度和三个旋转自由度。

工作空间的大小和形状直接影响了机构的性能和作业范围。

分析工作空间成为了优化机构设计的重要一步。

二、并联机构工作空间方法1. 构建运动学模型并联机构的运动学模型描述了机构中各个链接之间的几何关系和运动规律。

通过构建运动学模型，可以确定机构的工作空间，并对其进行分析。

一般来说，运动学模型包括机构的连杆参数、关节参数以及传动机构等。

通过运动学模型，可以求解机构的工作空间以及相关的性能指标。

2. 确定工作空间边界根据机构的运动学模型，可以确定机构的工作空间边界。

在确定工作空间边界时，需要考虑机构的所有可能运动状态，并对其进行综合分析。

通常情况下，工作空间边界是通过机构的连杆长度、关节角度和传动比等参数来确定的。

确定了工作空间边界之后，可以进一步分析机构的性能和工作范围。

3. 优化工作空间一旦确定了机构的工作空间边界，就可以进行工作空间的优化设计。

优化工作空间的目标是最大化空间利用率，提高机构的性能和效率。

通常情况下，工作空间的优化设计包括几个方面：一是通过改变机构参数来扩大工作空间，例如改变连杆长度、关节角度等。

二是通过改变传动机构来优化机构的运动规律，提高工作空间的利用率。

三是通过改变机构的结构形式来优化工作空间，提高机构的适用范围和灵活性。

1. 工业生产在工业生产领域，并联机构工作空间方法被广泛应用于工程机械、装配线、自动化生产线等领域。

通过分析机构的工作空间，可以优化机构设计，提高生产效率和质量。

例如在汽车生产线上，通过分析机器人的工作空间，可以确定机器人的作业范围，提高装配精度和速度。

平面三自由度并联机构的位置分析和工作空间分析

珥
ｓ＿＝，＝ｓ则可以、，求出约束方程为：
Ｓ２ｌ＝Ｘｓ２２＝
＿
ｌ
２１＋。ｙ
．
（）１
（）２
ｘ＋２ｏＯ — Ｏ＋ｙ１ｉＯ）１１ｓｌｅ２（ｌ２ｎ１ｃ＋ｓ
ｓＺｓ＝
＿
ｘｌｏ（１０一３＋ｙｌｉ（１Ｏ一３１ｓｓ０＋）ｃ（ｌ３ｎＯ＋）ｄ）＋ｃ）＋ｓ
规律，特别是可以准确实现各种多样的平面曲线轨迹。而且由
于其为三支链结构，比五杆二自由度机构具有更好的刚度与承载能力。同时由于平面三自由度并联机构相对于１２自由－度机构，结构复杂、形式多样，导致了其分析、综合的困难。本文基于平面解析几何基本原理，推导出了平面三自由度的并联机构的位置正解的求解方程，并对平面三自由度并
机构的位置分析是求解机构的输入与输出构件之间的位置关系，是速度、加速度、力分析的基础。受位置分析分为位置正分析和位置逆分析。已知并联机构驱动关节的位置参数，求解机构动平台的所有可能的位置和姿态称为位置正解，也叫位置正分析；已知懂平台的位置和姿态参数，求解机构驱动关节的位置参数称为位置逆解，叫位置逆分析。串联机构的也与位置正反解正好相反，在并联机构中，位置反解容易，而正解却很复杂，往要涉及到求解复杂的非线性方程组。目前为往到止，并联机构位置正解问题一直是运动学研究的难点之－［］－３。
Ｋｅｗｏｄ：ｐｓｔｎａａｙｉ，ｈａｉｏｇｒｔｎｈｏｋｐｃｙｒｓｏｉｏｎｓｓｔｅｂｓｃｎｕａｉ，ｔｅｗｒｓａｅｉｌｃｆｉｏ

3-(2SPS)并联机构的工作空间分析及结构参数对其影响分析

有３个平动自由度，而没有转动自由度。
的干涉。文中首先推导出三平动并联机构３（ＳＳ．２Ｐ）的正反解和雅可比矩阵，再根据相关约束条件，搜
索出该机构的工作空间，并分析相关因素对其工作空
间大小的影响。
１机构模型３（ＳＳ－２Ｐ）机构结构简图如图１所示。该机构由动平台ＡＡＡＡＡＡ、定平台曰。：。３５６日、３组驱
２１０１年１２月
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＵＣＳ
Ｄｅ．０１ｃ２１Ｖｏ＿９Ｎｏ２ｌ３．３
第３９卷第２３期
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学性能，承载能力很强，适合用在载荷较大的工作条
件下。同时３（ＳＳ并联机构与纯位移型的．２Ｐ）
３ＵＵ－Ｐ并联机构在运动学方面具有相似性，在某些研究中可用纯位移型的３Ｔ来等效分析。而在实一际应用中，体现一种并联机构工作性能的因素很多，比如工作的环境条件、制造成本、安全可靠性和工作空间的大小等，这些因素影响着其在社会中的被认可度和应用前景。并联机构的工作空间是动平台上某一指定参考点

社工环境需求分析报告

社工环境需求分析报告社工环境需求分析报告一、引言随着社会的不断发展，社工逐渐成为一个重要的职业群体。

社工的工作内容涉及社会服务、社区建设、危机干预等多方面，其工作环境对其工作效率和工作质量有着至关重要的影响。

本报告将对社工的工作环境需求进行分析和总结，并提出相应的改善建议。

二、工作环境需求分析1. 办公空间社工需要一个安静、宽敞的办公空间来完成他们的工作。

办公空间应该配备必要的设备，如电脑、打印机等，以方便社工进行工作。

此外，办公室还应该有足够的储物空间，以便社工存放重要的文件和资料。

2. 信息技术支持社工工作需要大量的信息和数据支持，因此需要充足的信息技术支持。

例如，社工需要使用电子邮件进行沟通和协作，需要能够快速访问各种社会服务数据库，以及能够使用专业的社会工作软件。

因此，提供稳定、高效的信息技术设施对于社工的工作至关重要。

3. 团队合作与交流社工的工作往往需要与各种不同的机构和专业人员进行合作与交流。

因此，社工工作环境应提供良好的团队合作与交流平台。

例如，提供一个共享工作区域，使得社工可以更加方便地与他人合作并进行信息交流。

此外，建立定期的团队会议和讨论，促进团队成员之间的合作与沟通。

4. 心理支持与监督社工的工作往往面临较高的压力，需要承担较大的情绪和心理负担。

因此，社工工作环境中应提供相应的心理支持与监督机制。

例如，设立心理咨询服务热线，提供心理辅导和咨询服务；定期组织由专业人员进行的心理支持培训与讨论会。

三、改善建议1. 提供良好的工作空间针对社工的工作空间需求，可以提供宽敞、安静的办公室，配备必要的设备，并提供足够的储物空间。

此外，可以设计一个符合社工工作需求的工作台和座椅，以提高工作的舒适度和效率。

2. 加强信息技术支持提供稳定、高效的信息技术设施，保证社工能够方便地访问各种社会服务数据库和专业软件。

此外，可以组织相关培训，提高社工信息技术应用能力。

3. 建立团队合作和交流平台提供共享办公区域，促进社工之间的合作与交流。

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1. 概述
机构运动分析包括位置分析、速度分析和加速度分析三部分。

其中，位置分析是运动分析最基本的任务，也是机构速度、加速度以及受力分析、误差分析、工作空间分析、动力分析和机构综合等的基础。

机构的位置解有封闭解法(closed-form solution)和数值解法(numerical approach)。

2. 机构的工作空间分析
机器人工作空间是机器人操作器的工作区域，其大小是衡量机器人性能的重要指标，分为可达工作空间和灵活工作空间。

影响并联机器人工作空间的因素主要有[1]：
(1) 杆长的限制
并联机器人包括活动的上平台和固定的下平台，中间通过若干连杆/支链连接，如图1的Stewart 平台所示。

依次建立固定平台坐标系b b b O X Y Z -和上平台连体坐标系p p p p O X Y Z -。

则当给定运动平台的位置姿态后，各连杆向量可表示为：
i i i i i B P ==l RP +q -B
式中，i B 、i P 依次表示固定平台和运动平台的铰点。

矩阵R 表示运动坐标系相对固定坐标系的位姿变换矩阵。

i i P B 、依次表示固定平台铰点和动平台铰点在各自坐标系下的坐标。

p OO =q 表征两坐标系之间的位置向量。

则有各杆长为：
i i i L =RP +q -B
由于杆长的变化范围有限，杆长存在约束关系：
min max i L L L ≤≤
图1 Stewart 平台
(2) 运动副转角的限制
并联机器人上下平台与各分支杆相连的关节一般为球面副或万向铰，其转角范围都有限
制。

图2显示关节转角约束：球面副：max ()
arccos i pi Pi P i θθ⋅=≤l Rn l 万向铰：max ()arccos i bi bi b i
θθ⋅=≤l Rn l
图2 关节的转角约束
(3) 连杆的干涉
《高等空间机构学》P162 （3种情况，空间两线段的距离）
【空间两向量叉积的模等于由此两向量组成的平行四边形的面积，图3】
图3 向量叉积
参考文献：
[1] Masory O, Wang J, Zhuang H. On the accuracy of a Stewart platform. II. Kinematic calibration
and compensation[C]//Robotics and Automation, 1993. Proceedings., 1993 IEEE International Conference on. IEEE, 1993: 725-731.。