【摘 要】
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并联机器人由于独特的结构特性和特殊的奇异位型,使得对其进行轨迹规划显得特别重要。并联机器人的轨迹计划一般有两个目标,一是在工作空间内找到所有可到达路线,并完成无奇异的设计;其二是对轨迹函数的选择。对工作空间和奇异规划国内外常采用图论法、人工势场法、非线性法等方法来解决,而轨迹函数的选择通常是单一的函数,但是上述的方法对3-TPT型少自由度并联机器人并不十分适用。针对轨迹规划问题,首先要分析3-TP
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并联机器人由于独特的结构特性和特殊的奇异位型,使得对其进行轨迹规划显得特别重要。并联机器人的轨迹计划一般有两个目标,一是在工作空间内找到所有可到达路线,并完成无奇异的设计;其二是对轨迹函数的选择。对工作空间和奇异规划国内外常采用图论法、人工势场法、非线性法等方法来解决,而轨迹函数的选择通常是单一的函数,但是上述的方法对3-TPT型少自由度并联机器人并不十分适用。针对轨迹规划问题,首先要分析3-TPT并联机器人的运动学和动力学。本文将通过矩阵法,对3-TPT并联机器人进行运动学分析,得到了并联机器人的运动位置逆解方程。进而求得在并联机器人运动学逆解条件下的雅各比矩阵,从而判定并联机器人是否有奇异位置。结合3-TPT并联机器人的结构参数、驱动杆伸缩长度、胡克铰角度的摆动极值,限定了在后续加工过程中刀具的定位空间和姿势范围。在分析了几种轨迹规划函数的基础上,选定了基于合成运动椭圆弧轨迹,即确定刀头点的运动轨迹为行距式,其转向曲线为椭圆,使用3-4-5次多项式对转向角度进行规划,以保证所规划的轨迹在姿态能力之内。最后对3-TPT并联机器人的柔顺性控制策略进行了研究,建立了3-TPT并联机器人与未知环境柔顺性控制的等效模型,即各个模型都等效为一个互相独立的“弹簧-质量-阻尼器”体系,即各个模型具备相应惯量、刚度、阻尼,建立一个3自由度的等效阻抗控制模型。采用ADAMS仿真软件对并联机器人等效控制模型进行了仿真,并对并联机器人的轨迹规划进行了实验,最终建立一个通过位置控制进行柔顺加工的3-TPT并联机器人柔顺控制系统。
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