柔索驱动并联机器人模型样机研究与实验

"一种新型柔索驱动并联机器人的模型样机 (2002年)" 本文主要介绍了一种创新的柔索驱动并联机器人，该机器人由刘杰、宁柯军和赵明扬等人在2002年提出并研发。这个机器人机构利用张紧的柔索作为驱动力，通过运动学、动力学分析以及工作空间和轨迹规划的研究，设计并制造出了模型样机。此外，研究人员还开发了专门的机器人语言，以控制样机执行预设任务。 首先，柔索驱动的并联机器人以其独特的结构特点，如高刚度、高承载能力、高精度和优良的动力学特性，相比传统的串联机器人有着显著优势。这种新型机构在20世纪90年代后期开始受到广泛研究，其中S. Kawamura提出的FALCON-7柔索驱动并联机器人引领了这一领域的潮流。随后，其他学者也提出了一些不同构型的柔索驱动并联机器人，例如NIST ROBOCRANE和CABLEV。 该文章详细阐述了新型三自由度柔索并联机器人的机构设计，其三个移动副a、b、c的延长线在一点P交汇，形成了一个独特的运动平台。通过对机器人进行运动学分析，可以确定其运动规律和关节速度、位置之间的关系。动力学分析则涉及了机器人的受力情况和动态行为，这对于理解和优化机器人的运动性能至关重要。 工作空间分析是机器人设计中的重要环节，它定义了机器人能够到达的所有可能位置和姿态。研究人员对新型柔索并联机器人的工作空间进行了计算和评估，以确保其能满足预期应用的需求。轨迹规划则是为了使机器人能够在工作空间内按照预定路径精确地移动。 为了控制模型样机完成特定任务，研究人员开发了一套机器人语言，这使得机器人的运动指令可以通过编程实现。实验结果显示，这种新型柔索驱动并联机器人在执行任务时表现出良好的可行性，适合应用于轻型机床等设备。然而，在一定速度范围内，机器人会出现明显的振动和噪声问题，这会影响其性能和稳定性。因此，抑制振动成为提升机器人性能的关键挑战。 这项研究展示了柔索驱动并联机器人在设计、建模和实际应用方面的潜力，同时指出了未来需要解决的关键技术问题，即振动控制。该研究成果为柔索驱动并联机器人领域提供了有价值的理论依据和技术参考，推动了机器人技术的发展。