柔索并联机器人张力优化和运动控制

摘要

近年来，柔索并联机器人作为一种新型的并联机构，其技术正快速发展。应用领域也越广泛。该类机器人是以柔索作为驱动元件，牵引末端执行器实现定位功能，即柔索张力分布直接影响到对该类机器人控制的精度和稳定性。因此为了实现机器人末端在特定的运动轨迹和运动状态下对机器人的稳定控制，本文对3种柔索张力优化算法进行了研究。
　　首先将四柔索三自由度并联机器人和八柔索六自由度并联机器人两种机器人模型作为研究对象，分别对这两种机器人的运动学进行分析；然后在分析力学平衡和张力分布的前提下，采用3种张力优化算法：即OS张力优化算法、3DT张力优化算法以及MID张力优化算法，解决了由于柔索并联机器人的冗余特性造成的张力分布不唯一的问题，并结合末端执行器的速度规划和运动轨迹规划结果，对运动控制中的张力优化算法进行研究并验证其可行性与稳定性。
　　对于四柔索三自由度并联机器人各算法基于动力学平衡并在实体样机平台上进行实验验证，将实验数据和仿真数据对比分析；而八柔索六自由度并联机器人各算法分析则是基于静力学平衡原理且建立在MATLAB软件平台上，验证以上三种张力算法的可行性。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 柔索并联机器人的研究现状

1.3 柔索并联机器人柔索张力优化概述及研究现状

1.4 论文主要研究内容

2 柔索并联机器人模型建立及运动学分析

2.1 引言

2.2 柔索并联机器人模型

2.3 柔索并联机器人运动学分析

2.4 本章小结

3 柔索并联机器人柔索张力优化算法

3.1 引言

3.2 柔索并联机器人力学平衡分析

3.3 柔索张力分布分析

3.4 OS张力优化算法

3.5 3DT张力优化算法

3.6 MID张力优化算法

3.7 本章小结

4 柔索并联机器人末端运动轨迹规划

4.1 引言

4.2 速度规划算法

4.3 任务空间路径轨迹规划

4.4 任务空间姿态规划

4.5 本章小结

5 柔索并联机器人运动控制实验及仿真

5.1 引言

5.2 柔索并联机器人运动学算法

5.3 任务空间轨迹规划算法

5.4 柔索并联机器人张力优化算法验证分析

5.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与研究科研项目情况