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冗余绳牵引并联机器人工作空间求解方法及性能的研究

梁永红  
【摘要】: 与传统的杆支撑并联机器人相比,绳牵引并联机器人具有结构简单、质量轻、可达工作空间大和运动速度快等特点。冗余绳牵引并联机器人可以减少工作空间内的奇异位形,提高工作空间性能,所以它的工作空间的求解方法和性能成为本文研究的重点。 本文推导了绳牵引并联机器人的力旋量平衡方程,研究了多指手抓取模型与绳牵引并联机器人的相似性关系,将多指手抓取的凸条件应用于绳牵引并联机器人,得到绳牵引并联机器人力旋量封闭的判定定理。文中论述了绳牵引并联机器人的力旋量封闭工作空间和力旋量可行工作空间的定义及定理,提出一种基于降维理论来求解以上两种工作空间的新方法,通过传统的方法或者定理验证了该方法的正确性。 最后对评价工作空间性能的总体运动性能指标、局部运动性能指标以及工作空间的大小等进行了研究。通过改变绳索拉力范围、末端执行器的姿态角、外力旋量和驱动冗余度,分析对机构工作空间性能的影响,获得了可用于设计性能良好的机构的一般性结论。


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