具有解析解的1T2R重载并联稳定平台运动学及动力学建模

作     者：强红宾 杜亮亮 康绍鹏 刘凯磊 周岭 曾水生 

作者机构：常州固高智能装备技术研究院有限公司 江苏理工学院机械工程学院 江苏大学流体机械工程技术研究中心 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51805228) 江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究项目(22KJB460021,23KJA460006) 常州市领军型创新人才引进培育项目(CQ20210093,CQ20220089) 江苏理工学院研究生实践创新计划项目(XSJCX22_27) 

主　　题：稳定平台 伴随运动 解析解 运动学 动力学 

摘      要：针对一移两转舰船重载并联稳定平台普遍存在伴随运动，不利于求解运动学解析解，且增加控制系统难度的问题，提出一种去除绕z轴伴随转动、具有解析解的1T2R变异3UPS-PUU-2SS并联稳定平台机构。通过分析空间约束支链的运动特性，证明了该机构没有绕z轴的转动；采用空间闭环矢量方程法，建立了约束方程组和运动学模型，进而求得了伴随移动和逆运动学解析解；通过快速极坐标搜索法绘制了该机构的可达工作空间，并通过雅可比矩阵条件数分析该工作空间的灵巧度；基于虚功原理建立了该机构的动力学模型，通过5次多项式插值法进行了数值求解，绘制了驱动力理论曲线，并与动力学仿真曲线进行了对比。理论与仿真结果表明：可达工作空间可以满足某舰船四级海况下运动补偿要求，其全局灵巧度大于0.32，动力学模型的理论与仿真结果最大误差在1.42%以内，验证了动力学模型的准确性；该并联机构运动学与动力学性能良好，为其实际应用提供了理论基础。