机器人与数控技术：柔索并联机器人系统研究

"轨迹规划-机器人与数控" 主要涵盖了机器人和数控技术的相关知识，特别是关于轨迹规划和一种新型柔索并联机器人系统的研究与开发。 轨迹规划是机器人学中的一个重要概念，指的是机器人在执行任务时，其关节或末端执行器在空间中随时间变化的位置、速度和加速度的描述。轨迹规划不仅要考虑机器人的运动学限制，还要确保路径的安全性和效率。在实际应用中，轨迹规划通常需要解决路径规划和时间参数化的问题，以确保机器人能够平滑、快速且无碰撞地从起点到达终点。 路线则更侧重于描述机器人在空间中需遵循的几何路径，不涉及时间因素。两者之间的区别在于，路线仅仅是一个静态的空间曲线，而轨迹则是将时间和空间结合在一起的动态概念。 在本次讲座中，重点介绍了由刘宇主讲的一种新型柔索并联机器人系统。这种系统采用3台步进电机驱动3条柔索，通过力矩电机控制操作杆的压力，确保柔索保持在一定张力范围内。机构设计上，3个移动副（a、b、c）的延长线汇交于一点P，并与杆轴PQ形成虎克副连接。此外，Q处通过虎克副与移动副穿过多平台，而A、B、C三点位于正三角形顶点，Q位于中点。 虎克铰（又称万向铰）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。相比之下，球面副提供了三个独立的相对转动自由度，能够在x、y、z三个轴上旋转。在柔索并联机器人中，虎克-移动副结构利用3个构件和3个自由度来实现特定的运动功能。 机构自由度的计算是机构分析的关键，Kutzbach-Grubler公式用于确定空间机构的自由度。在这个例子中，通过计算总构件数、各种运动副的数量及其自由度，可以得出该机构具有3个自由度。这意味着操作杆PR的位置可以由3个参数确定，而其位姿则受到约束条件的影响。 柔索驱动的并联机器人系统有其独特优势：首先，用柔索代替传统的移动副和转动副，减少了构件数量；其次，取消了P点的3个虎克副，简化了结构；最后，通过对杆PR施加力来控制柔索的拉力，保证了系统的稳定运行。 "轨迹规划-机器人与数控"的主题不仅涉及到机器人运动控制的基础理论，还深入探讨了一种创新的柔索并联机器人设计，以及如何通过自由度分析优化机器人的运动性能。这样的研究对于提升机器人系统的灵活性、精度和效率具有重要意义。