Para realizar tarefas de rastreamento dinâmico de grande alcance, alta rigidez e resposta rápida, foi estudado um mecanismo paralelo esférico coaxial 3-RRR aplicado ao rastreamento dinâmico óptico. Primeiramente, foi realizada a análise cinemática direta e inversa do mecanismo utilizando o método vetorial geométrico, e com base nas projeções vetoriais, foi resolvida a única solução inversa compatível com a configuração a partir de até 8 conjuntos de soluções analíticas inversas. Com base no algoritmo de cinemática inversa proposto, foi determinada a única solução direta correspondente à configuração real dentre até 8 soluções fechadas de cinemática direta. Em seguida, combinando os algoritmos de resolução da cinemática direta e inversa, indicadores de singularidade do movimento e algoritmo de restrição de colisão, foi analisada sistematicamente a distribuição dos espaços cartesiano e de configuração desse tipo de mecanismo de rastreamento esférico coaxial em condições sem singularidades nem colisões. Por fim, com base na teoria dos quaterniões unitários, foi construído um método de interpolação esférica da atitude da plataforma móvel para realizar uma transformação suave no espaço de trabalho de qualquer atitude para a atitude alvo. Os resultados dos cálculos e experimentos mostram que o algoritmo analítico de solução cinemática direta aumentou a velocidade de cálculo em 94% em comparação ao algoritmo iterativo com restrições, reduziu o erro de cálculo para 10^-14 e não apresentou problemas na escolha do valor inicial. Os resultados da solução do espaço de trabalho mostram que o ângulo de arfagem do mecanismo sem singularidades cinemáticas nem colisões pode atingir de 48,42° a 138,42°, e o ângulo azimutal alcança de -180° a 180°. Dentro desse intervalo, a liberdade de rotação em torno do eixo de direção ainda existe. A análise teórica e experimental indica que o mecanismo paralelo esférico coaxial possui excelente desempenho de movimento e satisfaz as demandas das tarefas de rastreamento dinâmico óptico.

mecanismo paralelo;rastreamento dinâmico;cinemática direta e inversa;espaço de trabalho;planejamento de trajetória;coaxial esférico