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

1、本文依托于國(guó)家自然科學(xué)基金“電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)態(tài)耦合特性、控制技術(shù)及實(shí)驗(yàn)研究(51575150)”項(xiàng)目，以模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)其機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與靜力學(xué)分析，力封閉工作空間分析評(píng)價(jià)，復(fù)雜環(huán)境下的協(xié)同保障以及動(dòng)力學(xué)建模仿真以及實(shí)驗(yàn)開(kāi)展等問(wèn)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(dòng)模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)裝備實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件系統(tǒng)構(gòu)成，并對(duì)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(guò)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提出了一種新型索桿復(fù)合驅(qū)動(dòng)的可重構(gòu)串并聯(lián)碼垛機(jī)器人，并對(duì)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(duì)電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)裝備實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與設(shè)計(jì)提出的新型索桿復(fù)合驅(qū)動(dòng)的可重構(gòu)串并聯(lián)碼垛機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(duì)柔索驅(qū)動(dòng)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(duì)機(jī)器人

3、的運(yùn)動(dòng)學(xué)及力封閉工作空間進(jìn)行分析計(jì)算與評(píng)價(jià)。
　　3.本文針對(duì)模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)機(jī)器人對(duì)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(guò)簡(jiǎn)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(duì)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(jì)算幾何及人工勢(shì)場(chǎng)法的柔索并聯(lián)機(jī)器人協(xié)同避障方法。對(duì)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(guò)簡(jiǎn)化建立起其一般模型，并在此基礎(chǔ)上利用計(jì)算幾何、凸包映

4、射算法及多指抓握等理論，對(duì)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(wú)碰撞力封閉工作空間進(jìn)行了計(jì)算，隨后本文提出了可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)索力分布的協(xié)同避障算法，并通過(guò)MATLAB平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)對(duì)所提出的算法進(jìn)行了分析及驗(yàn)證。
　　4.本文建立了電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)模塊化可重構(gòu)柔索并聯(lián)裝備實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的耦合動(dòng)力學(xué)模型。文中基于拉格朗日法建立了考慮驅(qū)動(dòng)器及柔索彈性的耦合動(dòng)力學(xué)模型。隨后通過(guò)MATLAB平臺(tái)分別對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及所建立的耦合動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了分析與