繩索驅動并聯(lián)機器人的靜力學優(yōu)化與機構設計.pdf

1、繩索驅動并聯(lián)機器人是通過繩索將動平臺（或末端執(zhí)行器）與靜平臺連接起來的并聯(lián)機器人，它具有工作空間大、負載質量比高和易于模塊化等特點。然而，繩索的單向力特性即只能承受拉力不能承受壓力，也給繩索驅動并聯(lián)機器人的運動控制帶來了巨大挑戰(zhàn)。為此，本論文從繩索驅動的特殊問題入手，對繩索驅動并聯(lián)機器人的力封閉工作空間、力可行工作空間、繩索拉力最優(yōu)分布和機械結構優(yōu)化等問題進行了研究，主要內容可歸納如下:
　　(1)力封閉條件是繩索拉力作用于動平臺

2、可產生任意力旋量。為提高繩索驅動并聯(lián)機器人力封閉工作空間的求解效率，基于矩陣零空間和線性矩陣不等式，提出了一種新的力封閉求解算法。新算法適用于欠約束、完全約束和冗余約束繩索驅動并聯(lián)機器人，將所提出的算法與已有的力封閉工作空間求解算法進行了比較，驗證了新算法的優(yōu)越性。
　　(2)考慮到力封閉工作空間的定義中對繩索拉力沒有限制，進一步研究了繩索拉力有界的力可行工作空間，基于凸優(yōu)化方法設計了力可行工作空間的求解算法，提出用于評價繩索驅動

3、并聯(lián)機器人可達方位力可行工作空間體積的方法。
　　(3)針對完全約束和冗余約束繩索驅動并聯(lián)機器人繩索拉力存在多解問題，提出一種快速求解繩索拉力最優(yōu)分布的方法，并與單純形法的計算效率進行了對比。進一步，考慮繩索驅動并聯(lián)機器人可重構特性，以可達方位力可行工作空間的體積為性能指標，采用分組坐標下降(grouped coordinate descent，GCD)算法對繩索驅動并聯(lián)機器人的機構進行了優(yōu)化，從而改善了繩索驅動并聯(lián)機器人機械結構