本文依据实验室现有的Delta三自由度平移并联加工机构,提出一种面向复杂零件加工的新型混并联机构构型,研制了构型中实现大转角的Omni-Wrist机构物理样机和控制系统。1.基于方位特征集理论,根据混联机构自由度分配法,提出混联机构的构型方案,对机构构型进行综合分析。通过对机构的运动学分析,建立机构的位置正逆解方程和速度方程。Maple环境下,在两驱动极限位置范围内,通过运动学正逆解得到机构实现期望任务的空间运动三维轨迹曲线、以及表达机构工作空间的三维空间包络曲面。2.基于ADAMS中虚拟样机,构建Omni-Wrist机构的几何模型及运动副约束模型,通过尺度、物理参数加载,仿真求解机构真实运动学、动力学特征,图形化描绘该机构运动学、动力学特点;验证符号求解的运动轨迹,并利用蒙特卡罗法求解机构的工作空间,为该机构物理样机的设计和控制系统的开发奠定了理论基础。3.研制了Omni-Wrist并联机构物理样机。通过确立Omni-Wrist并联机构的总体方案及装置机械结构,对机构动、静平台以及各支链的结构优化设计,结合系统的动力和传动设计要求,完成装置各部件、零件的设计、选型、制造和装配,研制了机构的物理样机。4.本文开发了一套基于Lab VIEW和PLC的Omni-Wrist机构的控制系统。采用Lab VIEW作为系统的上位机编程环境,开发了系统的控制界面,包含运动控制功能选择、数据的输入与显示和视频监控等功能子模块的开发。以西门子S7-200系列PLC作为并联机构的运动控制器,编写了该控制系统的下位机运动控制程序,实现了系统精确的位置运动控制。基于OPC技术编写了PC Access和NI Client的通讯协议,完成了系统上下位机数据通讯。