题目：大型并联机构冗余驱动问题的研究

    随着现代工业的高速发展，工业设备应用场所的多样化要求设备具有较高的性能，即高速、重载、高精度以及高安全性等特征。然而，由传统的串联机构所组成的工业设备已无法满足相应的工作要求，特别是对于重载、高安全性等要求。与此同时，随着空间并联机构理论、技术以及应用的发展，并联机构由于其具有较高的工作性能、应用广泛，同时具有高速、承载能力强等特点，已经成为机构研究领域的新热点。进一步的，具有冗余驱动的并联机构是并联机构设备中应用愈加广泛的一种工业设备，也是未来工业领域中极具发展前景的工业化设备之一。

    本文通过对冗余驱动并联机构进行建模与分析，重点从运动学、动力学、刚度模型、驱动力优化、柔性体分析、有限元分析、虚拟样机仿真以及物理样机的实验等几方面进行研究，其研究的主要内容如下。

    首先，根据冗余驱动并联机构的三维模型，建立模型的空间坐标系，进行机构的运动学正反解，并根据运动学反解的结果，建立机构的雅克比矩阵以及刚度矩阵。最后通过刚度矩阵，将冗余与非冗余两种驱动情况的性能进行对比，得到相应的刚度性能衡量指标，证明冗余驱动并联机构的刚度性能优于非冗余的工作情况。

    其次，采用拉格朗日方程法建立系统的动力学模型，进行动力学解算，得出各个驱动构件输出的驱动力与时间的关系曲线。由于本系统是驱动冗余，所以驱动力的配置情况不唯一，进而提出优化方法对驱动力进行优化，得到驱动力的最佳结果。证明了引入冗余驱动支链后，系统的单一驱动支链负载减小，而整体的承载能力提高。

    然后，基于ADAMS虚拟样机仿真软件，对系统进行运动学仿真，验证并联机构动平台运动规律的正确性；进一步采用ADAMS仿真软件对并联机构进行柔性体分析，得到动平台在运动过程中的变形以及应力，并且和非冗余驱动状态下进行对比，证明引入冗余驱动支链后，动平台自身的物理性能得到改善。

    接着，采用有限元分析软件ANSYS对并联平台的初始状态进行分析，主要参数包括应力、应变以及节点位移；进一步的，将冗余驱动和非冗余驱动两种工作情况下的数据结果进行对比，证明了冗余驱动并联机构的承载性能以及材料使用量相比于非冗余驱动，都得到了很大程度的提升。

    最后，为了验证所有理论分析的正确性以及冗余驱动并联机构方案的可行性，设计并制造出物理样机，进行动平台的运动实验，测量动平台转过的角度以及各驱动构件的位移，并与理论计算结果进行对比，证明了上述运动学与动力学计算的准确性，同时也证实了冗余驱动并联机构方案的可行性。