復(fù)合驅(qū)動模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計、協(xié)同避障及動力學(xué)研究.pdf

1、本文依托于國家自然科學(xué)基金“電液復(fù)合驅(qū)動模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)機(jī)器人動態(tài)耦合特性、控制技術(shù)及實驗研究(51575150)”項目，以模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)機(jī)器人為研究對象，對其機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、機(jī)構(gòu)運動學(xué)與靜力學(xué)分析，力封閉工作空間分析評價，復(fù)雜環(huán)境下的協(xié)同保障以及動力學(xué)建模仿真以及實驗開展等問題進(jìn)行了研究，本文完成的主要工作歸納如下:
　　1.本文介紹了電液復(fù)合驅(qū)動模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)裝備實驗平臺的硬件系統(tǒng)構(gòu)成，并對其機(jī)構(gòu)的重構(gòu)原理及多種

2、基本構(gòu)型進(jìn)行了闡述;通過機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，提出了一種新型索桿復(fù)合驅(qū)動的可重構(gòu)串并聯(lián)碼垛機(jī)器人，并對其機(jī)構(gòu)工作原理以及幾種重構(gòu)構(gòu)型進(jìn)行了詳細(xì)闡述。
　　2.本文分別對電液復(fù)合驅(qū)動模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)裝備實驗平臺與設(shè)計提出的新型索桿復(fù)合驅(qū)動的可重構(gòu)串并聯(lián)碼垛機(jī)器人的運動學(xué)以及靜力學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并建立了統(tǒng)一的力封閉工作空間求解模型。本文還提出了一種針對柔索驅(qū)動模塊化可重構(gòu)串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的快速力封閉工作空間求解算法。并利用MATLAB對機(jī)器人

3、的運動學(xué)及力封閉工作空間進(jìn)行分析計算與評價。
　　3.本文針對模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)機(jī)器人對其不同工作環(huán)境下的協(xié)同避障方法進(jìn)行了探討。文中通過簡化分析將可重構(gòu)柔索并聯(lián)機(jī)器人的協(xié)同避障工作環(huán)境被分為大型單一障礙物下與復(fù)雜作業(yè)環(huán)境下兩種。其中對于大型單一障礙物下的協(xié)同避障作業(yè)，本文提出了基于計算幾何及人工勢場法的柔索并聯(lián)機(jī)器人協(xié)同避障方法。對于復(fù)雜作業(yè)環(huán)境下協(xié)同避障作業(yè)，文中首先通過簡化建立起其一般模型，并在此基礎(chǔ)上利用計算幾何、凸包映

4、射算法及多指抓握等理論，對不同構(gòu)型及障礙物分布下的可重構(gòu)柔索并聯(lián)機(jī)器人無碰撞力封閉工作空間進(jìn)行了計算，隨后本文提出了可實現(xiàn)最優(yōu)索力分布的協(xié)同避障算法，并通過MATLAB平臺及實驗對所提出的算法進(jìn)行了分析及驗證。
　　4.本文建立了電液復(fù)合驅(qū)動模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)裝備實驗平臺的耦合動力學(xué)模型。文中基于拉格朗日法建立了考慮驅(qū)動器及柔索彈性的耦合動力學(xué)模型。隨后通過MATLAB平臺分別對傳統(tǒng)動力學(xué)模型及所建立的耦合動力學(xué)模型進(jìn)行了分析與