模块化混联超冗余度机器人的运动学研究

摘要

模块化混联超冗余度机器人克服了并联机器人和串联机器人的弊端，具有易于重构、刚度高、承载能力大，运动比较灵活、能获得较大工作空间等优点，越来越受到学者们的重视。研究此类机器人的运动对其实际应用具有重要意义。
　　本学位论文对以3-RPS并联机构为基本模块的模块化混联超冗余度机器人的运动学进行了研究，主要研究内容如下：
　　1、模块化混联超冗余度机器人的构型分析。基于螺旋理论，对机器人基本模块的支链螺旋及其线性相关性进行了分析，利用修正Kutzbach-Grübler公式计算了机器人的自由度，并讨论了模块间的串接方式。
　　2、模块化混联超冗余度机器人的位置正解研究。根据机器人的自身结构特点，提出了一种基于Sylvester结式消元法的模块化混联超冗余度机器人位置正解方法，实现了对混联超冗余度机器人位置正解的符号求解。
　　3、模块化混联超冗余度机器人的速度和加速度分析。基于螺旋理论，通过对机器人基本模块Jacobian矩阵的递推，提出了一种分析模块化混联超冗余度机器人输出平台上参考点的速度和加速度的通用方法。
　　4、模块化混联超冗余度机器人的工作空间确定。通过奇异性分析，在对机器人工作空间边界进行三维搜索的基础上，提出了一种确定模块化混联超冗余度机器人输出动平台参考点工作空间的数值方法，并分析研究了机器人模块个数和结构参数对其工作空间的影响。
　　借助UG和Matlab软件实现了对本学位论文运动学研究中的建模和仿真，验证了所提方法的有效性。