3-RUU并联机构较DELTA机构而言,具有更小的惯量,在高速作业中具有优势。但3-RUU机构在轻量化设计以后,杆件及铰链处的弹性变形较大,严重影响末端的定位精度。因此,本课题在国家科技支撑计划的资助下,开展3-RUU机构的弹性动力学研究,并将研究结果用于3-RUU机构的轻量高刚度设计,具体研究内容如下。3-RUU机构的运动学及工作空间研究。作为动力学研究的基础工作,首先对3-RUU并联机器人的正逆运动学及工作空间展开研究。利用坐标变换和几何方法分析了3-RUU机构的逆解和正解,建立了3-RUU并联机器人的正逆解数学模型,求解了雅可比矩阵条件数,研究发现,主动臂和从动臂杆长、静动平台半径之差对工作空间的影响显著,增大杆件长度可明显增大工作空间,但同时也将带来机构驱动扭矩增大,刚度降低等不良影响。在动力学分析方面,首先采用Lagrange方程分析3-RUU机构的多刚体逆动力学;在此基础上利用子结构的建模方法得到各子结构的有限元弹性动力学模型,最后,综合运动学和动力学约束,装配出系统弹性动力学模型。此模型建模过程中提出将虎克铰动力学转换为运动学约束的方法,使模型更为简化。在优化设计方面,结合3-RUU并联机构的构型特点,选取主动臂和从动臂的尺寸及动平台质量作为主要优化对象,以机器人固有频率最大化为优化目标,驱动关节扭矩作为约束条件,以动力学特性和动力学分析结果为工具展开机构的优化设计。分别给出各参数对于系统固有频率的灵敏度,在此基础上综合考虑机构驱动关节扭矩限制。本文在完成机器人设计的基础上,进行刚体动力学和柔体动力学建模,并结合CAE软件对机构进行优化设计,得到一组满足既定约束条件下的最优参数,经过仿真分析,验证了动力学分析结果及优化设计结果的有效性。