大跨度柔索驅(qū)動并聯(lián)機(jī)器人關(guān)鍵問題分析及模型實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、采用索原長求解算法構(gòu)建了大射電望遠(yuǎn)鏡(Large Radio Telescope-LT)艙索系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)正、逆解模型，實(shí)現(xiàn)了基于變形索長調(diào)整的動平臺開環(huán)運(yùn)動控制，為LT500m原型的精確控制奠定了理論基礎(chǔ)。完成了LT5m模型的零位標(biāo)定、艙體的靜態(tài)及運(yùn)動誤差測定等實(shí)驗(yàn)，為LT改進(jìn)構(gòu)型的模型試驗(yàn)奠定了試驗(yàn)基礎(chǔ)。 確定了大跨度柔索驅(qū)動并聯(lián)機(jī)器人(Wire Driven Parallel Robot-WDPR)的可達(dá)工作空間，提出了其剛

2、度性能的判定準(zhǔn)則，完成了LT50m艙索系統(tǒng)剛度性能的判定。導(dǎo)出了大跨度WDPR剛度的解析公式，發(fā)現(xiàn)和總結(jié)了索塔高度和索張力變化對結(jié)構(gòu)剛度的影響規(guī)律，從而為其剛度改善、振動抑制、控制帶寬的確定奠定了基礎(chǔ)。而且，鑒于大跨度WDPR的動平臺繞自身軸的扭轉(zhuǎn)剛度弱、易晃動的特性，通過實(shí)驗(yàn)和仿真等方法確定了機(jī)構(gòu)的優(yōu)選改進(jìn)方案。 優(yōu)化設(shè)計(jì)了兩種改進(jìn)構(gòu)型(動平臺增加盛水容器和動平臺附加被動索系)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，驗(yàn)證了兩種構(gòu)型抑制懸索的虛牽和風(fēng)致振動

3、的有效性，為LT原型的構(gòu)型選擇和設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)了基于靜態(tài)標(biāo)定法的WDPR運(yùn)動學(xué)參數(shù)標(biāo)定方案，并結(jié)合LT5m模型試驗(yàn)的仿真結(jié)果驗(yàn)證了靜態(tài)標(biāo)定算法的收斂性，顯示了幾何參數(shù)對LT5m動平臺位姿誤差的影響起主要作用。為了實(shí)現(xiàn)在動態(tài)變化環(huán)境中WDPR系統(tǒng)的參數(shù)標(biāo)定，提出了基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(ArtificialI Neural Networks-ANN)的柔性標(biāo)定法。柔性標(biāo)定法的仿真分析則證明了柔性標(biāo)定法的有效性，從而為大跨度WD

4、PR系統(tǒng)提供了新的標(biāo)定方法。 構(gòu)建了大跨度WDPR系統(tǒng)的逆動力學(xué)模型，并通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了模型的合理性，提高了WDPR的運(yùn)動控制的精度。 建立了LT懸索張力和系統(tǒng)基頻的相似型經(jīng)驗(yàn)公式，導(dǎo)出了LT畸變模型對原型的畸變系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對LT500m原型的懸索張力和系統(tǒng)基頻的預(yù)測。應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論提出了WDPR的相似度概念，確定了LT畸變模型與LT500m原型間的懸索張力和系統(tǒng)基頻的相似度，驗(yàn)證了相似度數(shù)學(xué)描述的合理性，提供了LT