兩種并聯機器人的機構性能分析與運動控制研究.pdf

1、平面2自由度冗余驅動并聯機器人和繩牽引并聯機器人是并聯機器人家族中重要的組成部分，具有廣泛的應用領域和重要的開發(fā)價值。本文針對這兩種并聯機器人進行了工作空間分析、奇異性分析、剛度解析表達、冗余驅動力優(yōu)化分配、動力學建模及運動控制的研究，旨在為這兩種并聯機器人的性能提升和實際工程應用提供理論依據和技術支持。完成的主要工作及取得的研究成果歸納如下：
　　 1.建立了平面2自由度冗余驅動和非冗余驅動并聯機器人結構參數與工作空間形狀的函

2、數關系，繪制了兩者基于無量綱參數的工作空間圖譜，比較了兩類工作空間的特點與優(yōu)缺點，為該并聯機器人的機構設計提供了系統的參考依據。
　　 研究了平面2自由度冗余驅動與非冗余驅動并聯機器人的奇異性，推導了奇異軌跡的解析表達式，繪制了基于無量綱參數的奇異軌跡圖譜，揭示了冗余驅動對消除機構奇異性的有效作用，為機構避免奇異性的路徑規(guī)劃提供了有益的參考。
　　 2.對平面2自由度冗余驅動并聯機器人的綜合性能進行了優(yōu)化設計。基于運動學

3、模型，給出了該機器人的雅可比矩陣和最優(yōu)拓撲構形，分析了結構參數對工作空間和奇異性的影響規(guī)律。提出了衡量機器人運動精度、力傳遞能力、結構剛度和工作空間利用率的綜合評價指標，建立了以綜合評價指標為目標函數，以任務空間和無奇異位形為約束條件的數學優(yōu)化模型，采用自適應遺傳算法完成了優(yōu)化求解。
　　 3.研究欠約束、完全約束及冗余約束繩牽引并聯機器人的工作空間，給出了三類約束繩牽引并聯機器人工作空間存在的普遍條件及證明，進而提出一種適用于

4、三類約束繩牽引并聯機器人工作空間的一致求解策略，并應用一致求解策略對三個典型機器人進行了工作空間的求解和對比分析。
　　 4.建立了包含關節(jié)彈性變形以及繩拉力等因素的繩牽引并聯機器人完整的剛度模型，推導了剛度矩陣的數學表達式。通過對理論模型進行數值仿真，探討了繩牽引并聯機器人的構型參數及驅動力對系統剛度的影響機理，為機器人的變剛度控制奠定理論基礎。
　　 5.針對飛行器風洞柔性支撐系統和大型射電望遠鏡艙索粗調子系統—兩種

5、不同應用背景的繩牽引并聯機器人，進行動力學控制的研究?；贜ewton-Euler法分別建立了兩個繩牽引并聯機器人的系統動力學模型。
　　 以應用于低速風洞試驗的6自由度繩牽引冗余并聯機器人為研究對象，設計了基于剛度增強準則的關節(jié)空間PD修正前饋控制器，實現了以提高飛行器升力方向、順風向和俯仰轉動方向剛度為目標的繩系張力優(yōu)化分配，解決飛行器模型在風荷作用下動態(tài)定位誤差大的問題。
　　 以應用于大型射電望遠鏡饋源位姿動態(tài)調