驅(qū)動(dòng)約束下Delta機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及軌跡規(guī)劃方法研究.pdf

1、Delta機(jī)器人是一類具有高速、高精度、高負(fù)載能力的少自由度并聯(lián)機(jī)器人，常用于食品、藥品及電子元器件的高速抓放操作。本文以自主研發(fā)的Delta機(jī)器人為研究對象，結(jié)合國家“863”項(xiàng)目“經(jīng)濟(jì)型搬運(yùn)機(jī)器人開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究”項(xiàng)目，圍繞“如何在不提高機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部件性能需求的前提下提高機(jī)器人的性能”這一關(guān)鍵問題，開展驅(qū)動(dòng)約束下 Delta機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及軌跡規(guī)劃方法研究。
　　本文首先建立了Delta機(jī)器人的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析了

2、其工作空間以及奇異性。結(jié)合自主設(shè)計(jì)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了兩端集中質(zhì)量物理模型，在此基礎(chǔ)上建立了該機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，高速抓放軌跡操作仿真結(jié)果表明，與基于均質(zhì)桿物理模型的動(dòng)力學(xué)模型相比，該模型不僅大大降低了計(jì)算量，并且具有更高的計(jì)算精度，為后續(xù)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。其次，提出一種基于綜合性能指標(biāo)的Delta機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。該方法以工作空間作為尺度約束，以關(guān)節(jié)空間與操作空間的全域位置精度映射特性以及操作性能作為運(yùn)動(dòng)性能約束

3、，以并聯(lián)機(jī)器人的單軸最大驅(qū)動(dòng)功率與工作空間利用率構(gòu)成的耦合函數(shù)作為綜合性能指標(biāo)，以各桿件尺寸、動(dòng)靜平臺(tái)半徑差作為為優(yōu)化參數(shù)。仿真結(jié)果表明，該方法優(yōu)化結(jié)果工作空間、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能最優(yōu)的同時(shí)還降低了對驅(qū)動(dòng)部件性能需求。再次，提出了一種基于超橢圓曲線的Delta機(jī)器人抓放軌跡規(guī)劃方法，并針對過渡段超橢圓曲線以單軸最大角加速度為優(yōu)化目標(biāo)，以超橢圓曲線階次以及直線平移段距離為優(yōu)化變量，進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最優(yōu)的橢圓過渡軌跡。與分段插補(bǔ)軌跡進(jìn)行仿