高速并联机械手Diamond机构时间最优轨迹规划研究

"高速并联机械手抓放操作时间最优轨迹规划 (2007年)——王攀峰，梅江平，黄田" 本文主要探讨了一种针对两平动自由度高速并联机械手（Diamond机构）的时间最优轨迹规划方法。这种机械手常用于高速的抓取和放置操作，如电池分选等任务。研究者首先分析了采用3次样条曲线作为操作空间轨迹时，轨迹误差与关节空间插补节点间距的关系，发现它们之间呈4次方的正比关系。这意味着通过精确控制关节空间的插补间隔，可以显著降低操作空间的轨迹误差。 为了提高计算效率，研究者确定了典型抓放操作轨迹各段的最大插补间距，并找到了最小化的轨迹点序列。这种方法减少了计算过程中所需处理的节点数量，从而提升了路径规划的速度。 在这一基础之上，研究人员考虑了关节速度、加速度及其变化率以及关节驱动转矩等约束条件，以实现抓放操作的最短时间为目标。他们应用了复合优化算法，计算出电池分选操作的最大和最小单程运行时间分别为0.21秒和0.13秒，这意味着平均分选速度超过了100次/分钟，远高于传统方法，极大地提高了工作效率。 这种方法的实际应用体现在一个由4台Diamond机械手组成的高性能银离子电池分选系统中，展示了其在工业自动化领域的巨大潜力。通过时间最优轨迹规划，该系统能够高效、精准地执行高频率的抓取和放置任务，为自动化生产线带来了显著的性能提升。 关键词涉及并联机械手、时间最优和轨迹规划，这些都是机器人学中的关键概念。并联机械手由于其结构特性，通常具有高速、高精度和高动态响应的优势；时间最优是指在满足约束条件下，寻找完成特定任务的最短时间内规划路径；而轨迹规划则是机器人学中的核心问题，它涉及到如何生成机器人的运动路径以达到目标位置，同时考虑到运动学和动力学的限制。 这篇论文发表于2007年的《天津大学学报》，展示了当时在高速并联机械手领域的时间优化技术进展，对于理解并行机器人控制策略以及优化路径规划方法有着重要的参考价值。