柔性并联机器人的研究进展.pdf

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1、2010年第5期·专题述评·文章编号：1001—2265(2010)05—0001—07柔性并联机器人的研究进展刘善增，朱真才，王洪欣，訾斌(中国矿业大学机电学院，徐州221116)摘要：根据掌握的大量文献资料，对柔性并联机器人的构型、机构性能、运动学、动力学和控制策略等几个领域的主要研究成果进行了系统总结。指出了在柔性并联机器人动力学建模和控制研究中应解决的主要问题，以明确进行研究的方向。文章对柔性并联机器人的系统分析和控制研究等的进一步开展，具有一定的参考价值。关键词：柔性并联机器人；运动学；动力学；机构性能；控制策略中图分类号：TG65；TP24文献标

2、识码：ARecentDevelopmentofFlexibleParallelManipulatorsLIUShan—zeng，ZHUZhen—cai，WANGHong—xin，ZINBin(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China)Abstract：Inthispaper，areviewoftheliteraturerelatedtostructuraldesign，kinematics，dynamic

3、s，mecha。nismperformancesandcontrolstrategyofflexibleparallelmanipulatorshasbeencarriedout．Theproblemstobesolvedindynamicsmodelinganddynamicscontrolofflexibleparallelrobotsarediscussed．Theadventofthispaperisinstrumentallyandreferentiallysignificantfortheanalysisoftheflexibleparallel

4、manipulator．Keywords：flexibleparallelmanipulator；kinematics；dynamics；mechanismperformances；controlstrategy注意，已开始应用于机械加工、运动模拟、高速装配及0引言大件搬运等高精度、高速、高负载作业。作为柔性机器人中的一种，柔性并联机器人的研本文根据掌握的大量文献资料，对柔性并联机器究才刚刚起步。柔性并联机器人实质上是一个多闭环人的构型、机构性能、运动学、动力学和控制策略等几多弹性体非线性系统，相应的动力学建模分析和控制个领域的主要研究成果进行了系统总结，以

5、明确要进方法远比刚性并联机器人和柔性串联机器人复杂的行研究的方向。多，这方面的理论和分析方法还很不成熟。目前，柔性1机构性能与运动分析并联机器人的研究种类有：柔性铰链并联机器人、柔性杆件并联机器人、全柔性并联机器人、并联柔索机器人1．1构型与机构性能分析等。并联柔索机器人是继串联操作臂和并联平台之后构型设计即型综合问题是并联机器人理论研究和出现的一种新型机器人机构，在刚度和工作空间方面，应用的基础性工作，它包括机构的自由度、构件数目、并联柔索机构介于串联臂和并联平台之间。与杆件并运动副数目、运动副种类及其组合方式的确定等内容。联机构相比，绳牵引并联机构具有结

6、构简单、惯性小、机构性能指标包括：机器人的结构对称性、雅可比矩阵平动工作空问大和运动速度快等特点。但由于绳只能的各向同性、速度及承载能力、刚度、精度、奇异位形、承受拉力不能承受压力，其机构必须采用过约束控制冗余度以及工作空间的大小等。下面主要对并联柔索方案。由于采用柔索，整个操作臂的质量很小，因此其机器人的构型与机构性能研究状况给出总结。承载能力大于前两者。柔索柔性的引入也降低了系统自20世纪80年代初，美国国家标准和技术研究精度，增加了控制系统分析与设计的难度。迄今，作为所(NIST)研发第一台并联柔索机器人ROBOCRANE一种轻质低能耗机器人，并联柔索

7、机器人引起了广泛收稿日期：2009—11—09基金项目：国家863计划先进制造技术领域专题资助(2009AA04Z415)；中国矿业大学人才引进项目和教师启航计划项目资助作者简介：刘善增(1977一)，男，山东东明人，中国矿业大学机电学院讲师，研究方向为机构学与机器人动力学等，(E—mail)liushanzeng@163·专题述评·组合机床与自动化加工技术以来，己出现了各种各样的并联柔索机器人。为了机构自由度数的关系，把绳牵引并联机构分为了三类：便于理论研究，根据力矢闭合条件(柔索张紧条件)的不完全约束定位机构(Incompletelyrestrained

8、positio—不同将这种机构的机器人分为两类，分别