并聯(lián)柔索驅(qū)動(dòng)機(jī)器人精度分析及變剛度特性研究.pdf

1、并聯(lián)柔索機(jī)器人(Parallel Wire Manipulator，PWM)是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的一種新型機(jī)器人，它以柔索代替?zhèn)鹘y(tǒng)并聯(lián)機(jī)器人的連桿作為傳動(dòng)元件，使得操作臂的重量大大降低，可以大大提高機(jī)器人的工作效率。與串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)柔索機(jī)器人具有較高的剛度、精度和負(fù)載能力，結(jié)構(gòu)緊湊；與傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)柔索機(jī)器人的工作空間比較大。根據(jù)柔索張緊條件的不同，可將并聯(lián)柔索機(jī)器人分為兩類：并聯(lián)柔索懸吊機(jī)器人(Parallel wi

2、re SuspendedRobot，PWSR)和并聯(lián)柔索驅(qū)動(dòng)機(jī)器人(Parallell Wire Driven Robot，PWDR)。其中PWDR是一種閉鏈冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有更好的剛度性能，可以實(shí)現(xiàn)高速作業(yè)，因此具有更廣闊的應(yīng)用空間。 PWDR以柔索作為操作臂的傳動(dòng)元件，雖然降低了機(jī)構(gòu)重量，但是重量的降低通常會(huì)引起系統(tǒng)柔性的增加，柔索的彈性不僅會(huì)影響操作臂的作業(yè)精度，還會(huì)降低系統(tǒng)的響應(yīng)頻率，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。雖然柔性的增加

3、會(huì)給操作臂的運(yùn)動(dòng)控制帶來(lái)困難，但是它同時(shí)也為系統(tǒng)帶來(lái)了柔順性，利用這種柔順性可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的變剛度控制?？梢?jiàn)，如何提高PWDR的精度和利用機(jī)器人的變剛度特性是值得研究的問(wèn)題。 本文主要以4索3自由度并聯(lián)柔索驅(qū)動(dòng)機(jī)器人為對(duì)象，進(jìn)行了精度和變剛度的研究，主要工作如下： 首先，介紹了并聯(lián)柔索機(jī)器人的分類、特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀和成果，描述了本文所研究的并聯(lián)柔索機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型，包括各空間表達(dá)之間位置正逆解和速度的關(guān)系，并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值仿