随着工业技术的不断提高,机构的研究也得到蓬勃发展。近几年,机构在轻量化、高效率、高定位精度等方面得到广泛应用与发展。采用柔索代替连杆作为机构的驱动元件,同时,结合并联结构的特点,形成一种低质量、低转动惯量、高精度、高负载能力的新型柔索并联机构,在国内外引起广泛关注,具有很高的研究价值。本论文介绍了一种带有约束机构的三柔索驱动并联机构,机构通过刚性支撑杆支撑,形成了一种刚柔结合的新型并联机构。本文的主要工作如下:(1)理论研究。介绍并研究机构的构型,分析讨论了机构的自由度。柔索驱动并联机构是一种采用柔索代替连杆,依靠冗余驱动实现完全约束的并联机构。通过封闭矢量方法,建立机构的运动学模型。采用MATLAB软件进行实例仿真计算,模拟运动平台分别绕x’轴、y’轴旋转,得到柔索的长度、速度以及加速度随时间的运动变化曲线。利用运动平台中心点单位法向量的终点所能达到的区域,讨论柔索驱动并联机构的工作空间,分析其运动情况。依据机构的运动情况,对机构进行轨迹规划,并利用MATLAB计算与仿真分析。对运动平台受力分析,建立静力学平衡方程,求出力雅克比矩阵。动力学模型是控制系统设计的基础,分析系统的动力学模型,主要包括运动平台动力学方程和驱动器动力学方程两部分的建立。分析影响柔索驱动并联机构刚度的因素,重点分析柔索位形变化的影响,建立刚度矩阵并得出其评价指标。(2)仿真建模。建模包括刚体结构和柔索两方面建模。利用SolidWorks软件对运动平台、固定平台以及连接上述两平台的约束支撑杆三部分进行刚性建模,并装配成装配体。基于ADAMS软件,对柔索驱动并联机构的柔索部分进行建模。分别讨论了几种不同的建模方法,重点分析了ADAMS/Machinery Cable模块与Bushing法的建模过程。并对柔索驱动并联机构的模型进行仿真,使机构分别绕x’、y’两轴旋转,得出各柔索的连续变化曲线。通过对比MATLAB计算仿真曲线,验证仿真的有效性。(3)应用开发。简单分析了基于柔索驱动并联机构的应用,主要在两方面讨论。a)卷绕型。将机构类似关节首尾串联,可应用于仿生象鼻机构、仿生蛇机构等。其中,针对象鼻机构和蛇机构设计两种驱动方式,一种是采用三根柔索连接所有串联机构,通过控制箱总体控制机构的运动;另一种是分段控制,每个关节机构均有自身的控制箱,以此调控机构的运动。b)负载型。与运动平台固连其他机构,构成新型机构。可应用于仿生眼定位机构、多指关节机构、仿生脊柱机构以及医疗脚踝康复机构等。最后,利用MATLAB软件对机构进行仿真与分析。