球面5R并联机构的动力学建模及动载分配优化

• 作者: 孙鹏 李研彪 王林 罗怡沁 郑航
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 球面5R并联机构 动力学建模 拉格朗日方法 虚功原理 动载分配优化
• 年，卷（期）: 2018,（8）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 2012-2020
• 页数: 9页
• 分类号: TH703
• 字数: 4149字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20182608.2012

摘要

在动载条件下,为实现并联机构驱动器低能耗、平稳地运行,针对一种球面5R并联机构,对其进行动载分配优化.首先利用矢量法得到了机构的运动学正反解,考虑重力、外力和各构件惯性力的作用,采用拉格朗日方法和虚功原理建立了球面5R并联机构的动力学模型,并对机构的数值算例进行了动力学仿真验证,结果表明:理论值与仿真值的最大误差为1.3％,验证了动力学模型的正确性.然后,基于动力学模型,考虑驱动器输出功率和力矩因素,定义了机构的多目标优化函数,采用B样条插值法规划轨迹,并用归一化加权求和法优化求解该机构的最优轨迹.最后,通过数值算例,验证了优化方法的可行性,且优化结果表明:功率峰值降幅为分别为11.77％、48.75％,力矩峰值降幅分别为0％、51.17％,速度峰值降幅分别为20.97％、8.1％.说明该优化方法可以有效降低驱动器输出峰值,使得并联机构驱动器运行平稳,且该优化方法也适用于其他并联机构.