柔性并联机器人运动学分析与数控机床应用
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更新于2024-08-24
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运动学分析是机器人与数控技术中的核心概念,它主要研究机器人关节与末端执行器(如手爪)之间的位置和姿态关系,但不涉及力和力矩的分析。在机器人领域,运动学分析通常分为两类问题:
1. 正问题:当给定机器人各关节的角度时,目标是确定末端执行器(手爪)在空间中的精确位置(位置和姿态)。这是许多机器人控制系统的基础,比如工业机器人路径规划或精准定位。
2. 逆问题:反过来,如果已知手爪的位姿,需要求解对应关节的角度组合,这在机器人的控制反演和轨迹跟踪中非常重要。解决这类问题需要深入理解机构的自由度和约束条件。
在这个讲解中,主讲人刘宇教授讨论了一种新型的柔索并联机器人系统。这种机器人系统利用了柔索来替代传统的移动副和转动副,从而减少了结构复杂性。柔索并联机构的关键组件包括:
- 虎克铰(万向铰):允许两个构件进行相对转动,类似于轴线交叉的两个转动副,提供了多个自由度。
- 球面副:提供了三个独立的相对转动方向,允许更复杂的运动。
- 虎克-移动副:结合了虎克铰和移动副,每个结构单元拥有3个自由度。
在自由度计算中,使用了Kutzbach-Grubler公式来确定系统的总自由度。通过对机构的详细分析,得出该并联机器人系统具有3个自由度,这意味着它可以通过3个参数来描述操作杆PR的位置和姿态,同时这些参数受到系统内部约束的影响。
柔索驱动的优势在于简化了机构设计,减少了构件数量,使得机器人更加紧凑和轻便。然而,为了确保柔索的正确工作,需要在适当的位置(例如R处)施加力,以保持柔索张力在合理范围内,避免过度伸展或损坏。
运动学分析对于理解和设计机器人系统至关重要,尤其是对于柔索驱动的并联机器人,其设计原则、自由度管理和控制策略是现代数控技术中的关键技术挑战。
2021-08-12 上传
2021-08-14 上传
2014-02-07 上传
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