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

1、Delta機器人是一類具有高速、高精度、高負載能力的少自由度并聯(lián)機器人，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機器人為研究對象，結(jié)合國家“863”項目“經(jīng)濟型搬運機器人開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究”項目，圍繞“如何在不提高機器人驅(qū)動部件性能需求的前提下提高機器人的性能”這一關(guān)鍵問題，開展驅(qū)動約束下 Delta機器人結(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機器人的正、逆運動學(xué)模型，分析了

2、其工作空間以及奇異性。結(jié)合自主設(shè)計的機器人結(jié)構(gòu)特點，提出了兩端集中質(zhì)量物理模型，在此基礎(chǔ)上建立了該機器人的動力學(xué)模型，高速抓放軌跡操作仿真結(jié)果表明，與基于均質(zhì)桿物理模型的動力學(xué)模型相比，該模型不僅大大降低了計算量，并且具有更高的計算精度，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機器人結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法。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動性能約束

3、，以并聯(lián)機器人的單軸最大驅(qū)動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、動靜平臺半徑差作為為優(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、運動學(xué)、動力學(xué)性能最優(yōu)的同時還降低了對驅(qū)動部件性能需求。再次，提出了一種基于超橢圓曲線的Delta機器人抓放軌跡規(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，進行了優(yōu)化，得到了最優(yōu)的橢圓過渡軌跡。與分段插補軌跡進行仿