空间少自由度并联机器人的型综合与运动特性分析一直是机器人领域中的重要课题,且难度很大。本文提出用于新型四自由度并联机器人型综合和分析的计算机辅助几何法(简称 CAD 几何法),将该方法与解析法相结合,分析了空间 2UPU/2SPS 并联机构的运动学特性。研究内容如下: (1)基于 CAD 几何约束和尺寸驱动技术,提出建立并联机器人模拟机构的计算机辅助几何法,研究了相关的基本理论;对模拟机构给定输入件的驱动尺寸,确定动平台的位置和姿态,分析其运动参数的变化。 (2)基于并联机器人的模拟机构,综合出多种新型四自由度机构,并用计算机模拟法,分析了动平台的运动特性。模拟结果表明,这些机构的运动平台分别能实现三维移动、一维转动或两维移动、两维转动。 (3)用计算机辅助几何法求解出空间 2UPU/2SPS 并联机构的位置、工作空间。用曲线拟合技术求解了运动平台的速度和加速度。 (4)用解析方法推导空间 2UPU/2SPS I1 并联机构和 2UPU/2SPS I2 并联机构的位置、速度和加速度正反解方程,并用解析结果验证计算机辅助几何法的正确性和可行性。 研究结果表明,计算机辅助几何法不仅具有简捷直观、求解精度高和重复性好的优点,而且可以简化解析求解和辅助编程过程,完成空间并联机构的型综合和运动性能分析。本文的研究工作也为进一步研究开发2UPU/2SPS 四自由度并联机器人机构的实用性能奠定了一定的理论基础,对机型的创新有重要的指导意义。