并聯(lián)機器人工作空間、奇異特性及路徑規(guī)劃研究.pdf

1、機器人既是實現自動化生產的關鍵，也是改善人類生活的重要裝置。我國工信部大力推進工業(yè)機器人及服務機器人的發(fā)展，制定了《機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016～2020年）》。相對于串聯(lián)機器人，并聯(lián)機器人具有剛度大、精度高、結構緊湊、承載能力強等特點，在并聯(lián)機床、運動模擬器等領域得到了廣泛的應用。然而，并聯(lián)機器人工作空間較小、工作空間內奇異性復雜等缺陷也限制了其推廣和應用。因此，相關理論的研究對改進并聯(lián)機器人的性能、推進并聯(lián)機器人的應用具有重要意義。

2、
　　本文在國家自然科學基金“高鐵等超大型結構寬頻聲振預報的混合能量流方法”(51675306)、“基于柔性變胞機構的精密設備多維振動的主動控制研究”(51275275)和汽車仿真與控制國家重點實驗室開放基金“基于可重構并聯(lián)機構的救護車減振擔架及其主動控制研究”(20161112)的資助下，完成了對并聯(lián)機器人工作空間、奇異特性、免奇異工作空間、路徑規(guī)劃等問題的研究。
　　第一，建立了一般六自由度并聯(lián)機器人的運動學與動力學模型

3、，得到了一般六自由度并聯(lián)機器人的雅克比矩陣、位置逆解、速度逆解、加速度逆解以及主動輸入力方程，并基于此對3RPR并聯(lián)機器人的運動學及6/6型Stewart并聯(lián)機器人的運動學、動力學方程進行了推導。
　　第二，基于一般六自由度并聯(lián)機器人的運動學模型，通過對方位和位置同時進行離散的處理方法，提出了并聯(lián)機器人各類工作空間求解的普適性數值算法，并分析了算法的求解效率?；谔岢龅臄抵邓惴?，對3RPR并聯(lián)機器人及6/6型Stewart并聯(lián)機器

4、人的工作空間進行了求解。
　　第三，為準確描述并聯(lián)機器人工作空間內的奇異特性，引入了定方位奇異曲線、最大奇異曲線、絕對奇異曲線以及奇異概率的概念，研究了其物理意義，并給出了各類奇異曲線及奇異概率的圖示方法?；谠摲椒ǎ瑢?RPR并聯(lián)機器人及6/6型Stewart并聯(lián)機器人的各類奇異曲線及奇異概率進行了求解。
　　第四，為解決實際工作過程中完全免奇異工作空間太小，而直接在最大工作空間內運動又無法保證一定可以進行免奇異路徑規(guī)劃的

5、問題，提出了并聯(lián)機器人連通免奇異工作空間的概念。引入數據結構中無向圖的理論，得到了連通免奇異工作空間的求解方法。基于該方法，對3RPR并聯(lián)機器人及6/6型Stewart并聯(lián)機器人的連通免奇異工作空間進行了求解。
　　第五，引入數據結構中賦權圖的理論，對并聯(lián)機器人性能最優(yōu)路徑規(guī)劃的方法進行了研究。采用隨機離散的處理方法，給出了計算并聯(lián)機器人按照性能最優(yōu)路徑運動所需最短時間的遺傳算法。最后，基于采用的方法，對6/6型Stewart并聯(lián)