三自由度Delta并联机械手轨迹规划方法.pdf

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1、第52卷第19期机械工程学报Vol.52No.192016年10月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGOct.2016DOI：10.3901/JME.2016.19.009*三自由度Delta并联机械手轨迹规划方法11122梅江平臧家炜乔正宇刘松涛宋涛(1.天津大学机械工程学院天津300072；2.辰星(天津)自动化设备有限公司技术部天津301701)摘要：以三自由度Delta并联机械手为研究对象，针对其高速搬运作业下的操作空间和关节空间的轨迹规划策略进行研究。结合实际作业需求，对机械手末端运动轨迹的关键路径点进行

2、设置，建立点到点的搬运作业轨迹。以机械手运动学逆解模型为基础，在操作空间利用3-4-5次多项式运动规律建立操作空间运动特征到关节空间运动特征的映射关系。以机械手运动学正解模型为基础，在关节空间利用五次非均匀有理B样条(NURBS)运动规律建立关节空间运动特征到操作空间运动特征的映射关系。在运动轨迹关键点位置及运动时间相同的条件下，对两种轨迹规划方法进行计算机仿真，对比分析机械手关节角度、角速度和角加速度等运动特征，并通过物理样机试验进行验证。结果表明关节空间内基于五次非均匀有理B样条运动规律的轨迹规划方法在减小运动过程中机械手振动和降低电

3、动机功耗等方面优势明显。关键词：并联机器人；轨迹规划；非均匀有理B样条；振动中图分类号：TH112TrajectoryPlanningof3-DOFDeltaParallelManipulator11122MEIJiangpingZANGJiaweiQIAOZhengyuLIUSongtaoSONGTao(1.SchoolofMechanicalEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072;2.TechnicalDepartment,Chenxing(Tianjin)AutomationEquip

4、mentCo.,Ltd,Tianjin301701)Abstract：Taking3-DOFDeltaparallelmanipulatorastheresearchobject,differenttrajectoryplanningmethodsinoperatingandjointspaceunderhigh-speedoperationsareresearched.Combinedwithpracticalrequirements,themotiontrajectoryofpointtopointisdefinedthroughas

5、etofcriticalpathpoints.Intheoperatingspace,basedontheinversekinematicsmodel,themappingrelationofmotioncharacteristicsfromoperatingspacetojointspaceisestablishedaccordingtothe3-4-5polynomialmotionlaw.Inthejointspace,basedontheforwardkinematicsmodel,themappingrelationofmoti

6、oncharacteristicsfromjointspacetooperatingspaceisestablishedaccordingtothequinticnon-uniformrationalB-spline(NURBS)motionlaw.Undersamecriticalpathpointsandtime,simulationsandanalysesofmovementcharacteristics(theposition,velocityandaccelerationofjoint)onthetwotrajectorypla

7、nningmethodsareproposed,andthecomparisonexperimentiscarriedout.TheresultsshowthatthetrajectoryplanningmethodofquinticNURBSmotionlawinjointspacehasanobvioussuperiorityinreductionofthevibrationofthemanipulatorinmovementandthemotorpowerconsumption.Keywords：parallelrobot；traj

8、ectoryplanning；non-uniformrationalB-spline；vibration精度和平稳性的要求。为了解决运行中的振动问题，*0前言国内外学者针对并联机械手的动力学特