绳索驱动并联机器人的静力学优化与机构设计

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:same786
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
绳索驱动并联机器人是通过绳索将动平台(或末端执行器)与静平台连接起来的并联机器人,它具有工作空间大、负载质量比高和易于模块化等特点。然而,绳索的单向力特性即只能承受拉力不能承受压力,也给绳索驱动并联机器人的运动控制带来了巨大挑战。为此,本论文从绳索驱动的特殊问题入手,对绳索驱动并联机器人的力封闭工作空间、力可行工作空间、绳索拉力最优分布和机械结构优化等问题进行了研究,主要内容可归纳如下:  (1)力封闭条件是绳索拉力作用于动平台可产生任意力旋量。为提高绳索驱动并联机器人力封闭工作空间的求解效率,基于矩阵零空间和线性矩阵不等式,提出了一种新的力封闭求解算法。新算法适用于欠约束、完全约束和冗余约束绳索驱动并联机器人,将所提出的算法与已有的力封闭工作空间求解算法进行了比较,验证了新算法的优越性。  (2)考虑到力封闭工作空间的定义中对绳索拉力没有限制,进一步研究了绳索拉力有界的力可行工作空间,基于凸优化方法设计了力可行工作空间的求解算法,提出用于评价绳索驱动并联机器人可达方位力可行工作空间体积的方法。  (3)针对完全约束和冗余约束绳索驱动并联机器人绳索拉力存在多解问题,提出一种快速求解绳索拉力最优分布的方法,并与单纯形法的计算效率进行了对比。进一步,考虑绳索驱动并联机器人可重构特性,以可达方位力可行工作空间的体积为性能指标,采用分组坐标下降(grouped coordinate descent,GCD)算法对绳索驱动并联机器人的机构进行了优化,从而改善了绳索驱动并联机器人机械结构的性能。  (4)在8根绳索驱动的6自由度并联机器人上进行了MATLAB仿真实验,从而验证了理论结果和算法性能。此外,在ADAMS中搭建了6自由度绳索驱动并联机器人平台,综合力可行、拉力分布和机械设计三部分内容,实现了并联机器人的运动控制仿真。  
其他文献
在控制系统的设计及信号处理中,H∞滤波问题都具有重要的理论和实际意义,受到了广泛的关注和研究.H∞滤波的目标是设计一个动态系统,使其对应的滤波误差对于参数、外部噪声等不
本文主要研究FPGA实现永磁同步电机控制系统。一方面,永磁同步电机具有损耗少、效率高、控制性能高的优势,另一方面,FPGA在硬件方面有纯硬件形式实现并行数据处理,几乎不占用CPU
双次级永磁同步直线电机由于结构简单、响应速度快、定位精确等优点,在数控机床上的应用前景广阔。但是直线电机的结构变化对电机的推力和电流影响较大,为了提高直线电机的推力
车载安全预警系统可及时为驾驶员提供必要的行车安全预警信息以提高驾驶安全性,其包含若干子系统,如交通标志识别、超速预警等,而交通标志检测则是支撑诸多子系统的重要基础
随着对海洋资源的进一步开发和利用,海洋船舶的协同作业需求越来越迫切。在海洋协同作业中,例如:海洋平台建筑、海上铺缆,需要实现对船与船之间的位置控制,以保证其安全距离和
网络控制系统是一种通过通信网络连接而成的闭环控制系统,这种系统充分考虑了数据采集器、控制器、执行器相互之间存在的时滞问题,具有布线少、资源共享、低开销、易于安装维
高场不对称波形离子迁移谱(High-field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry, FAIMS)是一种大气环境下的痕量物质分析检测技术,其在公共安全、环境污染中的有害、
具有马尔科夫参数的随机切换系统也称为马尔科夫跳跃系统,其特征是系统动态演化由时间和事件共同驱动,离散事件即为系统的模态,并且该系统各个模态之间的切换规律服从马尔科
定位是移动机器人自主导航中的基础问题。基于单个传感器的定位算法难以适应各种复杂场景,也无法保证机器人长期稳定的运行。由于不同传感器所适应的工作场景不同,为了保证定
视觉里程计(Visual odometry,VO)是利用单个或多个与运动物体(比如汽车、人、机器人等)相关联的摄像机获取图片信息来估计物体运动信息的装置。可为机器人自主定位、地图创建和导