弹药装填机器人运动性能分析.pdf

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1、机械设计与制造第1期MachineryDesign&Manufacture2016年1月弹药装填机器人运动性能分析徐达，李洋，罗业(装甲兵工程学院兵器工程系，北京100072)摘要：针对弹药装填机器人在工作空间中存在奇异位形与速度失控问题，建立了弹药装填机器人的机构模型与旋量参数，求解了弹药装填机器人的雅可比矩阵，通过分析雅可比矩阵的秩，得到了机构的奇异位形，通过分析弹药装填机器人奇异位形区域的雅可比条件数，得到了弹药装填机器人速度失控位形区域，基于末端执行器速度椭球分析了弹药装填机器人的可操作度，雅可比条件数和可操作度两种指标,tAX同角度反映了弹药装填机

2、器人的灵巧性。提出的弹药装填机器人奇异性与灵巧性分析方法有效提高了弹药装填机器人的运动精度和速度稳定性。关键词：弹药装填机器人；奇异位形；可操作度；雅可比条件数中图分类号：TH16；TJ810文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)01—0050-04MovementPerformanceAnalysisofAmmunitionLoadingRobotXUDa，LIYang，LUOYe(DepartmentofArmsEngineering，AcademyofArmoredForceEngineering，Beijing100072，China

3、)Abstract：Aimingattheproblemthatsingularityconfigurationandlostcontrolofspeedexistinworkingspaceofammunition~adingrobot，mechanicalmodelandscrewparametersofammunitionloadingrobotwasestablished，thejacobianmatrixofammunitionloadingrobotwascalculated，andthesingularityconfigurationofamm

4、unitionloadingrobotwasobtainedbyanalyzingerankofjacobianmatrix．theareaofunstablespeedinworkingspaceWasalsoobtainedbyanalyzingthejacobianmatrixconditionnumberofsingularityconfigurationarea，analyzingthemanipulabilityofammunitionloadingrobotbasedonendctorvelocityellipsoids，thejacobian

5、matrixconditionnumberandmanipulabilityreflectingthedexterityofammunition~adingrobotfromdiferentperspective．Themethodsthatanalyzethesingularityanddexterityofammunitionloadingrobotcanimprovethemovementpreeisionandspeedstabilityofammunitionloadingrobotefectivety．KeyWords：AmmunitionLoa

6、dingRob~；SingularityConfiguration；Manipulability；JacobianConditionNumber通过雅可比条件数得到了弹药装填机器人速度失控位形区域，通1引言过构建末端执行器速度椭球分析了弹药装填机器人的可操作度。随着火炮口径的不断增大，弹药重量达到人工装填的极限，而现役自动装弹机存在工作效率低、可靠性差等问题㈣，弹药装2弹药装填机器人的雅可比矩阵填机器人已成为目前国内外弹药自动装填技术研究的热点。弹药2．1弹药装填机器人机构模型装填机器人是RR一3R—P型6自由度机器人，由于弹药装填机器弹药装填机器人是RR一

7、3R—P型串联机器人，R表示转动人关节的复杂性，机构中存在奇异位形，当弹药装填机器人处于副，P表示移动副，3表示旋转轴相交于一点的三个转动副。弹奇异位形时，机构中的某些关节被刚化，丧失一个或多个自由度，药装填机器人的雅可比矩阵的运动旋量可以在任何坐标系下进导致弹药装填机器人难以有效完成弹药装填作业任务。从弹药装行描述，将惯性坐标系选在与某一个刚体的坐标系重合的位置，填机器人运动控制角度出发，弹药装填机器人不仅要避开奇异位大大简化了弹药装填机器人雅各比矩阵的解析形式，所以，如图形，还需避开奇异位形区域，当弹药装填机器人接近奇异位形时，1所示。惯性坐标系{S}取

8、在弹药装填机器人关节处，原点为关节速度输入与末端执行