柔索并联机器人与数控技术实现

"这篇资料主要探讨了机器人与数控技术中的应用程序模块实现方法，特别是手动控制方式，以及一种新型柔索并联机器人系统的研究与开发。资料由刘宇主讲，内容包括模糊控制MATLAB仿真、数控机床开发实例以及课外作业。" 在机器人与数控技术的应用程序中，手动控制是主要模块之一，它通过应用程序调用动态链接库（DLL）函数，如PmacGetResponseA，来向运动控制卡发送在线指令，如"#1j+", "#1j/#2j/"等，以实现对设备的精确操作。这种方式使得用户能够直接对机器人的运动进行实时控制，提高了系统的灵活性和控制精度。 接着，资料详细介绍了新型柔索并联机器人系统。这个系统由3台步进电机驱动3条柔索，同时采用一台力矩电机来控制操作杆的压力，确保柔索的拉力保持在预设范围内。该机器人的机构设计独特，3个移动副（a、b、c）的延长线汇交于一点P，并通过虎克铰与杆轴PQ连接。这种设计使得机器人具备3个独立的自由度，便于实现复杂的空间运动。 虎克铰，也称为万向铰，允许两构件之间有两个相对转动的自由度，相当于轴线相交的两个转动副。而球面副则允许两构件有3个独立的相对转动，可以在x、y、z轴上自由转动。在新型柔索并联机器人中，虎克-移动副的组合提供了3个构件的3个自由度，简化了机械结构，但同时也带来了自由度计算的挑战。 根据Kutzbach-Grubler公式，计算机构的自由度时需要考虑总构件数（n）、运动副数（g）以及各运动副的自由度数之和。在这个特定的机构中，总共有12个构件，14个运动副，经过详细分析每个运动副的自由度，最终得出该机构具有3个自由度。这意味着操作杆PR的位置和姿态可以通过3个参数来确定，而且其位置变量与姿态变量之间存在耦联关系。 此外，柔索驱动的特点和优点在于减少了构件数量，简化了机构结构，通过在R处施加适当力来调节柔索拉力，从而保证系统的稳定性和操作精度。这种方式虽然简化了硬件结构，但也对控制系统的设计提出了更高的要求，如需精确控制柔索的张力和运动路径。 这篇资料揭示了机器人和数控技术在实际应用中的复杂性和创新性，从手动控制到柔索并联机器人的设计，展示了如何通过巧妙的机械结构和控制策略实现高效、灵活的运动控制。