繩索牽引并聯(lián)機器人的動力學建模與控制研究.pdf

1、繩索牽引并聯(lián)機器人是在傳統(tǒng)剛性連桿并聯(lián)機器人的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類新型并聯(lián)機器人。繩索牽引并聯(lián)機器人采用繩索代替剛性連桿將末端執(zhí)行器與靜平臺連接起來，使其具有工作空間大、負載質(zhì)量比高、造價成本低和易于模塊化和維修等優(yōu)點。然而，繩索的彈性和柔性、繩索在自重作用下產(chǎn)生的下垂以及繩索的時變質(zhì)量問題都給繩索牽引并聯(lián)機器人的動力學建模與運動控制帶來了巨大的挑戰(zhàn)。因此，本文針對繩索牽引并聯(lián)機器人的動力學建模和動力學控制進行了研究，主要工作可歸納為以

2、下四個方面:
　　第一，當繩索牽引并聯(lián)機器人的運動較為緩慢時，在建立機器人動力學模型的過程中可以采用繩索的靜力學模型代替繩索的動力學模型。為此，本文針對6-DOF繩索牽引并聯(lián)機器人，分別建立了繩索的直線模型和繩索的懸鏈線模型，并分別基于這兩種繩索模型建立了機器人的動力學模型。
　　第二，由于懸鏈線超越函數(shù)的引入使得繩索牽引并聯(lián)機器人動力學方程的解析解很難得到，因此本文通過優(yōu)化算法求解6-DOF繩索牽引并聯(lián)機器人的非線性逆動力

3、學方程。為了保證數(shù)值解能夠充分接近真實解，將繩索直線模型得到的機器人的逆動力學解作為優(yōu)化算法的初始值進行迭代。最后對兩種模型的動力學結(jié)果進行對比，驗證了當繩索的重量影響較大時，采用繩索懸鏈線模型建立并聯(lián)機器人動力學模型是必要的。
　　第三，當繩索牽引并聯(lián)機器人的運動速度和加速度較大時，繩索的靜力學模型不能滿足建模精度要求，此時需要考慮繩索的動力學行為對機器人動力學模型的影響。為此，本文采用有限元法建立繩索的動力學模型。通過忽略繩索