基于运动/力传递性能的索并联机器人尺度综合研究

作者：王耀军,金翔. 日期：2024-11-21/span> 浏览：232 查看PDF文档

摘要:索并联机器人使用柔性绳替代传统并联机器人的刚性连杆,以控制末端动平台,在搬运、医疗康复等领域得到了广泛应用。为了解决索并联机器人设计过程中存在的尺度综合问题,对索并联机器人的性能评估指标进行了研究。首先,根据螺旋理论确定了索并联机器人驱动输入与运动输出的运动/力传递关系,并提出了局部运动/力传递性能指标,评估了其在指定工作空间下的全局运动/力传递性能;然后,借助空间模型法,得到了索并联机器人在参数设计空间的性能图谱,并基于参数设计空间的性能图谱,对索并联机器人进行了尺度综合,以得到优化后的尺寸参数;最后,采用了平面3自由度索并联机构的试验样机,对运动学可达工作空间进行了试验验证,试验了得到了优化尺寸参数下的运动可达工作空间。研究结果表明:利用尺度综合方法优化后的机构允许姿态角达到|θ|≤60°的工作空间,占总工作空间的95.1%,可达工作空间提高了29.4%;优化后机构姿态角达到|θ|≤80°的工作空间,占总工作空间的67.3%,可达工作空间提高了81.3%;优化后允许机构姿态角达到|θ|=80°的工作空间,占总工作空间的14.5%,可达工作空间提高了172%。因此,对运动/力传递性能尺寸参数进行优化,可避免索并联机器人工作空间内的奇异位形,满足绳索单向力传递的特性要求,可在索并联机器人设计中作为尺度综合的依据。

关键词:并联机构;索并联机器人;性能评估指标;尺度综合问题;运动/力传递性能指标;运动学可达工作空间;允许机构姿态角

中图分类号:TH112;TP242文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)11-2029-13

本文引用格式:

王耀军,金翔.基于运动/力传递性能的索并联机器人尺度综合研究［J］.机电工程,2024,41(11):2029-2040,2018.

WANG Yaojun, JIN Xiang. Dimensional synthesis of cable-driven parallel robots based on the motion/force transmission performance［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(11):2029-2040,2018.