外文翻译冗余驱动的平面三自由度并联机器人动力学及控制

《外文翻译冗余驱动的平面三自由度并联机器人动力学及控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、冗余驱动的平面三自由度并联机器人动力学及控制摘要：这篇文章是讨论关于冗余驱动的平面三自由度并联机器人动力学及控制。根据冗余度机器人的运动学，利用虚功原理导出了逆动力学，而驱动力是利用最小二乘法优化的。基于动态模型，位置和力转换的控制方案，提出了并联机器人。在这个控制方案的基础上，通过位置和力模式可控制两个可延伸杆。此外，在整个工作区，其控制模式可被切换。对临界角变化控制和位置的补偿方法进行计划研究。开关控制模式进行规划和位置补偿方法进行了研究。控制试验表明，该冗余驱动并联机械手的轮廓误差类似于没有可扩展连杆的非冗余并联机器人。然而，冗余并联机器人具有

2、较大的方向工作区和和很高的刚度。该冗余驱动并联机械手纳入四自由度混联机床，其中也包括一个进给工作台。1.简介从理论上讲，并联式机器人有力地回应了在工业自动化行业不断增长的需求。其结构性质趋于减少绝对定位和定向的误差。然而，这些机器人有更小的工作区。此外，1-4自由度并联机器人的奇点工作表明，奇异点连续地在工作区出现，从而呈现出机械手在工作区的一些地区无法控制。它已经表明，驱动冗余可以成为消除并联机器人奇异性设计有效的解决方案，从而改善他们的表现[5]。至于过多的被控制，冗余部分可分为不同的类型。运动学冗余和驱动冗余运用得较多。如果拥有较多的自由度比用

3、于执行指定任务所必要的要多，称为冗余度机器人。另外，一种冗余机械手有比须提供理想的终止运转更多的联合执行机构。对于并联机器人，驱动冗余可以通过取代现有的与活跃的并联机器人被动关节或通过引入现有的额外四肢系统。值得注意的是不影响驱动冗余并联机器人的机动性和仅增加执行机构的数量[6]。驱动冗余可以用来消除力跌宕配置[7-9]或满足执行机构的限制[10,11]。同时，它使系统能通过调节一个最终效应刚度去实现内部负载分布[12]。冗余驱动一般一些应用系统中发现，如多指机械手[13]，触觉显示[14]，平行加工中心[15]。随着越来越多的驱动器被添加，有可能引

4、入内力，从而导致复杂的控制问题。这意味着，单纯的位置控制不可能使用长久。为了应用开发广阔的控制文献，为向冗余驱动并联机器人串行同行，有必要建立一个有效的动态模型。有许多非冗余驱动动态并联机器人的控制方面的论文[16-19]。然而，在动态和冗余驱动并联机器人控制研究相对较少。刘等人研究注重于冗余驱动并联机器人运动学和动力学的控制算法。程等人采用计算机控制方法来控制冗余驱动并联机械手和测试算法。Ganovski等提出了一种前馈控制器控制驱动并联冗余机制。Ropponen采用计算力矩控制和前馈控制来控制冗余驱动并联机器人。此外，这两种方法进行了比较，并得出

5、结论计算力矩控制可以取得较好的效果绘制。此外，一些其他的方法进行了讨论。Chakarov[24]开发了并联机器人刚度控制计划冗余驱动。穆勒[25]开发了一种开环预压控制，并将其应用到消除反弹的冗余驱动并联机器人。科克和舒马赫[26]采用解耦为2自由度控制驱动冗余并联机器人。沉等人[27]提出了自适应控制冗余驱动并联机械手。Kvtosla等人讨论了状态空间[28]广义冗余并联机器人预测控制。但是，这些控制方法进行了测试简单的测试或计算机模拟，只是因为只有少数原型冗余驱动并联机器人的被开发。此外，一些控制方法的实验结果并不理想。要控制一个工业化的并联机器

6、人，这些控制方法应该通过更多的实验验证。本文利用虚功原理，一个冗余驱动并联机器人的动力学模型而得。在动态的制定，动力和位置变化控制方法基础上，提出两个延展连杆。有一次，两个环节之一是可扩展的位置控制模式，另一个是强制模式。在整个工作区，两个可扩展连杆的控制模式可被切换。有几个方向角选为用于开关控制模式的可能临界角。通过结合饲料并联机器人工作台，一个4自由度混联机床可以被创建来执行4轴的任务。2.结构描述和动态分析2.1.结构描述该冗余驱动并联机器人是由一个龙门架，移动平台，两个定长连杆和两个可扩展连杆，如图所示1。并联机器人的运动学模型如图所示2。滑

7、块E1D1和E2D2是由两个驱动执行器和驱动器的连杆A1D1和A2D2。连杆E1B1和E2B2，这是由两个驱动执行器，是可扩展支柱的一端与滑块E1D1和E2D2和其他加入连接到移动平台A2B2。P1和P2分别为重物，并连杆E1B1，是一个冗余活动驱动器。自由度普遍接受的理论是，KutzbachGrübler。KutzbachGrübler公式与平面机制可写为：其中n是该系统的总成员数目，是运动的总对数，是自由度编号为第个运动副。n=10，=12，=12.因此，M=3(10-12-1)+12=3.即并联机器人自由度的数目为3。并联机器人的冗余驱动，因为

8、它有四个执行机构，所以只有3个自由度的输出。图1.3-D模型的冗余并联机器人2.2逆运动学在实际应用中，冗余