第44卷第1期2008年1月机械工程学报CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGVol.44 No.1Jan. 20086-RSS型并联机构的工作空间分析与参数优化*曹永刚张玉茹马运忠(北京航空航天大学机器人研究所北京 100083)摘要：以6-RSS型并联机构为研究对象，建立解析形式的反向运动学方程，给出考虑驱动副转角范围、球副转角范围、连杆干涉等约束条件时的反解选取准则，推导出每种约束表达与机构参数间关系，特别是复合球副独特的附加约束表达。基于带约束条件的反向运动学方程，利用三维边界搜索法，绘制并联机构多个定姿态工作空间的截面图和三维实体图。最后以工作空间体积为优化目标，获得结构参数和约束条件对工作空间体积的影响关系曲线，为定量分析影响效果提供解决途径，最终利用全局搜索法得到6-RSS机构的一组最优机构参数，在机构整体尺寸基本不变情况下使工作空间增大60%，达到优化机构参数的目的。关键词：并联机构工作空间分析参数优化中图分类号：TP242Workspace Analysis and Parameter Optimization of 6-RSSParallel MechanismCAO Yonggang ZHANG Yuru MA Yunzhong(Robotics Institute, Beihang University, Beijing 100083)Abstract：The inverse kinematics of the 6-RSS parallel mechanism is built. Based on the selection rules on the rotational joint fit corner, spherical joint fit corner and parallel bar interference, which are application-based, the relationships between those restrictions and mechanism parameters are deduced in the mathematic functions, especially for the compound spherical joint. The boundary of the constant- orientation workspace is determined in terms of cons- trained inverse kinematics and 3D boundary search method. Several constant-orientation workspaces are illustrated by MATLAB software. The constrained optimization problem of workspace volume is established to present the effects of parameters on the workspace and to optimize those parameters to obtain the maximal workspace volume, which is increased 1.6 times as much as the original volume.Key words：Parallel mechanism Workspace analysis Parameters optimization0 前言并联机构相比串联机构具有刚度大、承载能力高、输出精度高、惯性小等优点，在机械工业、航空工业及矿山开采等领域得到广泛应用。并联机构工作空间定义为：在动平台上设定参考点C(一般为动系原点)在空间可达的所有点集合。在相同整体尺寸下相比串联机构，并联机构的工作空间相对较小。因此如何在整体尺寸有限情况下，优化尺寸参数以期得到更大的工作空间是很有意义的[1]。6-RSS型并联机构，根据驱动副轴线与静平台* 国家自然科学基金资助项目(50575011)。20070328收到初稿，20070919收到修改稿的位置不同分为两种，一种为两者相互垂直，如图1所示，刘辛军等[2]和BONEV等[3]学者对这种机构的工作空间利用几何方法求解得到空间边界曲面；另一种为两者相互平行，该种构型满足本文的应用需求，为了减小动平台尺寸，本文将动平台上六个球副，合并为三个复合球副，如图2所示。图1 6-RSS构型I
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