06031343442柔索驱动并联机器人的理论及其应用研究-

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1、南京航空航天大学硕士学位论文柔索驱动并联机器人的理论及其应用研究姓名：黄佳怡申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：陈柏2010-12 南京航空航天大学硕士学位论文摘要柔索驱动并联机器人是一种利用柔索代替传统并联机器人中的刚性连杆作为驱动元件在所期望的工作空间中对末端执行器进行定位和定向的新型机器人。由于其结构简单，惯性小，机构相对较轻，运动速度快，平动工作空间大，构型易于重新配置，制造维护费用较低，因而在国内外引起广泛关注，具有很高的研究价值。结合前人的研究成果，本文将在对柔索驱动并联机器人的理论研究的基础上，研究其两种不同的应用，主要工作如下：分析了柔索驱动并联机

2、器人的基础理论，包括自由度，运动学，静力学，动力学，工作空间求解，奇异性，拉力求解，刚度问题等，建立了其通用性基础理论模型，为柔索驱动并联机器人的应用研究打下基础。通过对柔索驱动并联机器人基础理论的研究，考虑其二维平面的应用，将其应用于太空舱外平面搬运机器人的建模设计中；考虑其三维空间的应用，将其应用于足球比赛拍摄机器人的建模设计中。分别设计了两种机器人的构型，并对其进行了仿真与分析。设计了柔索驱动并联机器人的机械结构及控制系统，并选择搭建了太空舱外平面搬运机器人的实验样机，通过工控机给PMAC发送控制指令，实现了对该搬运机器人在平面内按规划的轨迹运动的有效控制，由此验证了

3、本文研究工作的有效性。本文通过对柔索驱动并联机器人通用理论的研究，为其在实际工程中的应用提供了理论基础；考虑了其两种应用；为柔索驱动并联机器人在不同应用下构型与自由度的组合设计提供了一定的参考价值和实践指导。关键词：柔索驱动，并联机器人，理论，模型，应用i 柔索驱动并联机器人的理论及其应用研究ABSTRACTCable-drivenparallelrobotisanewtypeofrobotwhichlocatesandorientatesitsend-effectorintheexpectedworkspacebycablesinsteadofrods．Ithashigh

4、researchvaluesbecauseofitssimplestructure，littleinertia，relativelylightmechanism，rapidmovement，largetranslationalworkspace，easyreconfiguration，andlowercostofmanufactureandmaintenance．Solotsofresearchersareconcentratedinthecable-drivenparallelrobot．Combinewiththeformerresearchexperience，int

5、hispaper，twodifferentapplicationsofthecable-drivenareresearchedbasedonitstheoreticalresearches．Themainworksinthispaperareasfollow：Thebasictheoriesofcable-drivenparallelrobotareanalyzed；includingdegreeoffreedom，kinematics，statics，dynamics，workspacesolving，singularity，tensionsolving，stiffnes

6、sandsoon．Andtheuniversalbasictheoreticalmodelsofcable-drivenareestablished，whicharethefoundationsoftheapplicationsofthecable-driven．Consideringinplanarapplicationofthemodelofcable-drivenparallelrobot，theextravehiculartransportrobotmodelisestablished．Consideringitsthree-dimensionalapplicati

7、on，thefootballmatchshootingrobotmodelisestablished．Thentwonovelrobotshavebeendesignedtomeetthesetwoapplications，andthentherobotsaresimulatedandanalyzedrespectively．Finally，themechanicalstructureandcontrolsystemofcable-drivenparallelrobotaredesigned，andtheproto