绳驱动并联机器人绳索拉力及工作空间求解方法研究-应用科技.pdf

第４１卷第４期 应　 　 　 用　 　 　 科　 　 　 技 Ｖｏｌ．４１№．４ ２０１４年８月 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｕｇ． ２０１４ － ｄｏｉ：１０．３９６９／ Ｊ．ＩＳＳＮ．１００９ ６７１Ｘ．２０１３１００１８ － 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｏｉ／ １０．３９６９／ Ｊ．ＩＳＳＮ．１００９ ６７１Ｘ．２０１３１００１８．ｈｔｍｌ 绳驱动并联机器人绳索拉力及工作空间求解方法研究 １ ２ １ ３ １ 桑秀凤 ，陈笋 ，陈柏 ，耿令波 ，吴洪涛 １．南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 ２１００１６ ２．上海交通大学附属新华医院儿科心脏中心，上海２０００９２ ３．中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁沈阳１１００１６ 摘　 要：绳驱动并联机器人的驱动冗余性导致绳索拉力的求解复杂性、工作空间成为系统的重要指标。 文中建立了机器 人系统静力学和动力学的统一模型，对绳索拉力求解优化算法以及工作空间求解方法进行研究，通过 ＭＡＴＬＡＢ仿真求 得了４根绳驱动康复机器人系统驱动绳索拉力和工作空间，验证了绳驱动并联机器人绳索拉力优化求解方法和工作空 间计算方法的正确性。 关键词：绳驱动；机器人；并联机器人；绳索拉力；工作空间；ＭＡＴＬＡＢ 中图分类号：ＴＰ２４２．２　 　 　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 　 　 文章编号：１００９⁃６７１Ｘ（２０１４）０４⁃５１⁃０５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｒｏｐｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｗｏｒｋｓｐａｃｅ ｏｆ ｗｉｒｅ⁃ｄｒｉｖｅｎ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｏｂｏｔ １ ２ １ ３ １ ＳＡＮＧ Ｘｉｕｆｅｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｓｕｎ ，ＣＨＥＮ Ｂａｉ ，ＧＥＮＧ Ｌｉｎｇｂｏ ，ＷＵ Ｈｏｎｇｔａｏ １．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６，Ｃｈｉｎａ ２． Ｃａｒｄｉａｃ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｃｈｉｌｄｒｅｎ＇ｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｘｉｎｈｕａ Ｈｏｓｐｉｔａｌ，Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ ３．Ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１６，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｉｎ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｐｅ ｔｅｎｓｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅｎ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｏｆ ａ ｗｉｒｅ⁃ｄｒｉｖｅｎ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｏｂｏｔ，ａｎｄｗｏｒｋｓｐａｃｅａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｕｎｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｔａｔｉｃｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｐｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ