随着机器人技术的不断成熟与完善,精度依旧是评价多自由度混联机器人的重要指标,也是多自由度混联机器人在高端机械领域能否被应用的性能指标。本文以五自由度串并联机构为背景,对五自由度串并联机构中耦合误差的问题展开研究。由于五自由度串并联机器人在运动过程中碰撞和磨损导致运动副产生径向间隙,且并联机构存在耦合特性,导致无法清晰分析五自由度串并联机器人在运动过程中产生误差的本质。基于此,本文以五自由度串并联机构运动副的径向误差间隙作为分析样本,研究五自由度串并联机器人运动副间隙误差对末端位置输出精度影响程度,为进一步研究和设计多自由度混联机构提供理论依据。论文主要研究内容:(1)提出了单开链单元-方位特征集原理对五自由度串并联机构进行构型综合,确定本文研究的五自由度串并联机构的连接方式及运动形式。该机构是由并联机构(3-PUU)和串联机构(2-R)组成,串联机构通过并联机构的动平台中心点相连接,最终形成五自由度串并联机构。分析结果表明,本文所提出的单开链单元-方位特征集原理数学严谨,通用性强,且能够得到机构运动副轴线之间相对方向、位置特征及机构支链位移特征等多重信息。(2)基于五自由度串并联机构运动形式,对五自由度串并联机构的位置和速度进行分析。提出一种针对并联机构运动的单开链单元-矢量解析法,建立其运动副位置矢量关系,求解位置正逆解。对串联机构位置正逆解求解,采用D-H法进行建模,并将两部分的位置正逆解集成。基于此,建立机构的速度模型,分析机构的运动状况,再采用Adams验证机构构型的正确性和合理性。(3)基于机构运动学基础,对五自由度串并联机构耦合误差进行分析,分析其耦合误差的对末端位置的影响。因此,提出一种单开链单元-局部指数积公式的方法,建立机构耦合误差模型。首先,分析并联机构支链中运动副径向间隙耦合误差对末端位置精度的影响,并建立支链耦合误差模型,在此基础上整合三支链耦合误差;其次,把串联机构建立支链误差模型;最后,将两部分误差模型叠加,得到五自由度串并联机构运动副径向间隙耦合误差模型。(4)通过Adams与Matlab联合仿真验证分析,验证并联机构和串联机构的误差对末端位置影响程度,以此来揭示五自由度串并联机构耦合误差特性。通过对样机末端位置精度实验研究,再与五自由度串并联机构仿真数据与进行比对,得出理论研究方案的可行性,从而把理论研究成果转化为工程实际应用。