并联机床的奇异超曲面理论及靠冗余控制提高精度、实现跨构型空间运动的研究

由于奇异位形的影响，使并联机床的工作空间尤其是姿态空间非常小；由于铰链间隙和接触刚性问题，使得并联机床的精度和刚性受到影响。而工作空间小、精度和刚性不理想，是影响并联机床实用性的主要原因。本项目将深入研究并联机构的奇异超曲面及其与构型空间的关系，从理论上证明前人提出的各类奇异只是奇异超曲面上的特例，提出并联机构的奇异超曲面理论。在此基础上，研究为消除奇异而采取的冗余支链控制技术，实现跨构型空间工作，增大姿态空间。还将研究采用冗余支链后会减小铰链间隙影响，提高运动精度的机理；研究冗余支链对提高整机刚性的作用。此外，还将研究具有冗余支链并联机床的奇异分布特征，工作空间分析和综合方法，动力学模型和各支链干涉破坏条件以及其控制方法。最终研制出具有大姿态能力的、高刚性高精度并联机床原理样机，该样机在保持并联机床各项优点的基础上其姿态空间接近或达到串联结构机床的水平。