五自由度混聯(lián)機(jī)器人EXE-M的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文面向新型多桿匯交式網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)的加工需求，在國家863示范工程的資助下，對具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的新型5自由度可重構(gòu)混聯(lián)機(jī)械手EXE-M的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了初步研究，內(nèi)容涉及位置逆解、雅可比矩陣求解、尺度綜合、逆動力學(xué)、伺服電機(jī)參數(shù)預(yù)估和軌跡規(guī)劃，主要研究成果如下：
　　 1.位置逆解和雅可比矩陣求解：根據(jù)EXE-M混聯(lián)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)組成，將其分解為3-SPR并聯(lián)模塊與2自由串聯(lián)模塊，提出一種利用Sylvester法求解以位置坐標(biāo)為獨(dú)立

2、變量并具有顯式解的逆解分析法。借助循環(huán)搜索法和純軌跡理論得到串聯(lián)模塊的逆解模型。利用螺旋理論建立了并聯(lián)模塊的完整雅可比矩陣，就此構(gòu)建了一般雅可比矩陣;
　　 2.尺度綜合：為了克服機(jī)構(gòu)正解的復(fù)雜性，提出一種利用CAD仿真模型求取3-SPR機(jī)構(gòu)可達(dá)空間的簡單方法。利用機(jī)構(gòu)任務(wù)空間的特點(diǎn)及各尺度參數(shù)之間的關(guān)系，構(gòu)造了一種可均衡條件數(shù)全域均值及其極差間矛盾的綜合操作性能指標(biāo)，進(jìn)而將尺度綜合歸結(jié)為一類雙參數(shù)的尋優(yōu)問題，該方法避免了多參數(shù)

3、非線性規(guī)劃的復(fù)雜性，并通過算例驗(yàn)證了該方法的有效性和簡單性；
　　 3.逆動力學(xué)和伺服電機(jī)參數(shù)預(yù)估：提出了一種借助支鏈動坐標(biāo)系和動平臺動坐標(biāo)系聯(lián)合求解各部件角速度、角加速度與動平臺速度的解耦映射關(guān)系的方法，巧妙地得到了各驅(qū)動桿自旋角速度和角加速度。進(jìn)而利用虛功率原理列出了精確的逆動力學(xué)模型。借助雅可比奇異值法預(yù)估了驅(qū)動伺服電機(jī)的參數(shù)，并通過典型軌跡驗(yàn)證理論模型的正確性和預(yù)估方法的有效性；
　　 4.軌跡規(guī)劃：將機(jī)器人末端