多机器人协调性.pdfVIP

扫L械设ilwlo下究 2002年增刊 MachineDesignandResearch 183 多机器人的协调性* 弓长成新 余跃庆 (北京工业大学机电学院 北京 100022) 摘要:机器人的可操作性己经得到了广泛的研究，对于机器人协调操作的协调性的研究尚未见诸报道。本文针 对机器人协调操作，引入了衡量协调性的指标 文中以柔性机器人协调操作为例，分析了影响机器人协调操作协调 性的因素。最后给出了数值分析 关键词:柔性机器人，协调操作，内力 中图分类号 TP242 x 近儿十年来，机器人的可操作性和可控性已经得到了广 阵，F4`For`F4,分别为绝对位移向量、刚体转动所引起 泛的研究。例如，文献II)e然而，对于机器人协调操作的 的位移向量、刚体平动所引起的位移向量·FF，为与驱动力 协调性的研究仍是空白，而且尚无相应的测度 使用多机器人协调操作同一物体主要是利用其承载能力 矩有关的向量·F4·F4分别为刚体转动所引起的位移向量 大和可操作休积大的物体这两种优势。如果各机器人之间的 和刚体平动所引起的位移向量 (不包括与各机器人末端广义 协调性不好，多机器人协调操作往往不能充分发挥作用，甚 坐标所对应的项)，K}、4.} ‘为与各机器人末端广义坐 至会出现被操作物体滑落或损坏。因此协调性是衡量协调机 标所对应的刚度矩阵、与各机器人末端广义坐标所对应的刚 器人操作性能的重要指标。 体转动所引起的位移向量和刚体平动所引起的位移向量·Q 协调性可以用机器人之间实际内力和期望内力的误差来 为各机器人末端广义坐标转换成物体质心广义坐标时所出 衡量。如果实际内力与期望内力误差较小，说明各机器人的 现的非线性项。 协调性较好 反之，协调性较差。本文将据此首次提出一种 具有关节柔性和臂柔性的m个机器人协调操作刚性负 衡量协调性的指标。文中针对具有柔性臂和柔性关节的机器 载的逆动力学模型可以表示为川: 人协调操作刚性负载这种情况，分析影响协调性的因素。最 后.将以两个具有柔IY.关节和柔性臂的机器人协调操作刚性 T=}M,4+C64+K6(4-从-s) (3) 负载进行数值分析 M·,14,+C40十`K}(4}-%+-4,)一Fz-Me}4a一Ca}4a 一K‘aC4。一’4.-440 (4) 协调性指标 [F FryFi]r二一Maz (5) ，凡=易凡 协调性的好坏可以用内力误差的大小来衡量。内力是 指各协调机器人末端对物体作用力中方向相反而互相抵消 ，F,二},F., 的部分。可用如下指标衡量协调性 F,=击《(F,+F,) (6) C=(凡一尺)/F 式中:F,为与末端抓持力有关的向量，其他矩阵与前面类 或者C=F一F, (1) 似。左上标i表示第i个机器人的矩阵或向量，i=1-.。下 实际的内力和载荷 标b表示与关节骆动力矩相应的矩阵和向量。下标d表示与 式