SUMMARYThe topological structure of a parallel manipulator (PM) determines its intrinsic topological properties (TPs). The TPs further determine essential kinematic and dynamic properties of the mechanism. TPs can be expressed through topological characteristics indexes (TCI). Therefore, defining a set of TCIs is an important issue to evaluate the TPs of PMs. This article addresses the evaluation of topological properties (ETP) of PMs based on TCI. A general and effective ETP method for PMs is proposed. Firstly, 12 TCIs are proposed, including 8 quantitative TCIs, that is, position and orientation characteristics sets (POC), dimension of the POC set, degrees of freedom (DOF), number of independent displacement equations, types and number of an Assur kinematic chain (AKC), coupling degrees of the AKCs, degrees of redundancy and the number of overs; as well as 4 qualitative TCIs, that is, selection of actuated joints, identification of inactive joints, DOF type and Input–Output motion decoupling. Secondly, the ETP method is illustrated by evaluating some well-known PMs including the Delta, Tricept, Exechon, Z3, H4 and the Gough–Stewart platform manipulators, as well as 28 other typical PMs. Via the ETP analysis of these mechanisms also some valuable design knowledge is derived and guidelines for the design of PMs are established. Finally, a 5-DOF decoupled hybrid spraying robot is developed by applying the design knowledge and the design guidelines derived from the ETP analysis.

中文翻译：

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基于拓扑特征指标的并联机械臂拓扑特性评价

摘要并联机械手（PM）的拓扑结构决定了其固有的拓扑特性（TP）。TP 进一步确定了该机构的基本运动学和动力学特性。TP可以通过拓扑特征指标（TCI）来表示。因此，定义一组 TCI 是评估 PM 的 TP 的一个重要问题。本文讨论了基于 TCI 的 PM 拓扑特性 (ETP) 的评估。提出了一种通用且有效的PMs ETP方法。首先提出了12个TCI，包括8个定量TCI，即位置和方向特征集（POC）、POC集的维度、自由度（DOF）、独立位移方程的数量、Assur运动学的类型和数量链（AKC），AKC的耦合度，冗余度和over的数量；以及 4 个定性的 TCI，即驱动关节的选择、非活动关节的识别、自由度类型和输入-输出运动解耦。其次，通过评估一些著名的 PM 来说明 ETP 方法，包括 Delta、Tricept、Exechon、Z3、H4 和 Gough-Stewart 平台机械手，以及其他 28 个典型的 PM。通过对这些机制的 ETP 分析，还得出了一些有价值的设计知识，并建立了 PM 的设计指南。最后，应用ETP分析得出的设计知识和设计指南，开发了5自由度解耦混合喷涂机器人。ETP 方法通过评估一些著名的 PM 来说明，包括 Delta、Tricept、Exechon、Z3、H4 和 Gough-Stewart 平台机械手，以及其他 28 个典型的 PM。通过对这些机制的 ETP 分析，还得出了一些有价值的设计知识，并建立了 PM 的设计指南。最后，应用ETP分析得出的设计知识和设计指南，开发了5自由度解耦混合喷涂机器人。ETP 方法通过评估一些著名的 PM 来说明，包括 Delta、Tricept、Exechon、Z3、H4 和 Gough-Stewart 平台机械手，以及其他 28 个典型的 PM。通过对这些机制的 ETP 分析，还得出了一些有价值的设计知识，并建立了 PM 的设计指南。最后，应用ETP分析得出的设计知识和设计指南，开发了5自由度解耦混合喷涂机器人。