Welcome-球速体育并联机器人机床运动学正、逆解

　　1997年 8月第 18卷第 4期东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )Journal of Northeastern University ( Natural Science )Aug. 1 9 9 7Vol. 18, No. 4并联机器人机床运动学正、逆解 邹豪 ① 王启义 ②(东北大学机械工程学院 ,沈阳 110006) 赵明扬李群明(中科院沈阳自动化研究所 ,沈阳 110015)摘要基于一般 STEWART机构研制的并联机器人机床是新一代智能化金属切削加工机床.然而 ,机床的运动学位置正、逆解呈强非线性 ,求解困难 .出于机床精度的需要 ,本研究的模型样机在结构上采用了滚珠丝杠传动 ,因此又带来了关节运动耦合 ,导致...

　　1997年 8月第 18卷第 4期东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )Journal of Northeastern University ( Natural Science )Aug. 1 9 9 7Vol. 18, No. 4并联机器人机床运动学正、逆解 邹豪 ① 王启义 ②(东北大学机械工程学院 ,沈阳 110006) 赵明扬李群明(中科院沈阳自动化研究所 ,沈阳 110015)摘要基于一般 STEWART机构研制的并联机器人机床是新一代智能化金属切削加工机床.然而 ,机床的运动学位置正、逆解呈强非线性 ,求解困难 .出于机床精度的需要 ,本研究的模型样机在结构上采用了滚珠丝杠传动 ,因此又带来了关节运动耦合 ,导致机床运动学位置正、逆解求解更加复杂.利用运动学等效的原则 ,引入整机等效串联机构及分支等效串联机构 ,以等效广义坐标为中间变量建立机床运动学正、逆解求解迭代算法. 仿真与控制实验表明 ,该算法具有收索速度快便于实际应用等特点 .关键词并联机器人机床 ,运动学正解 ,运动学逆解 .分类号 TG 502. 1随着机械制造技术智能化、柔性化以及机器人技术的发展 ,对机器人机床的研制与开发已成为机床与机器人学者关注的热点[ 1, 2].并联机器人机床是并联结构机器人应用于金属切削加工的智能化机床.并联机器人机床与传统串联结构的工业机器人相比具有刚性好、负载能力强、微动精度高等优点 ,而与传统机床相比 ,则具有运动速度高、灵活轻便、无需坚固地基、安装布局方便、造价低廉与维护方便等优点.然而 ,作为机床刀具轨迹规划与插补控制的理论基础的并联机器人机床运动学求解却具有相当难度[3, 4] .本文将结合已研制的模型机床 ,对该问题进行研究.1并联机器人机床简介并联机器人机床是个新概念 ,结构上为 ST EW ART并联机构及其变化形式. STEWART机构是由固定平台、运动平台和 6个分支机构组成 ,其运动平台具有 6个自由度 (见图 1)[5] .若将刀具安装在运动平台上 ,则刀具具有 6个自由度 ,这样尤其适合于空间曲面的切削加工.机器人机床模型样机分支传动机构如图 2所示 .电机的运动是通过三个锥齿轮传给丝杠的 ,运动平台与分支之间由万向节连接.该设计方案具有结构紧凑和刚度高的特点.从运动学角度看 ,模型机床存在着派生运动.也就是指当第 i 分支的电机转速为零时 ,由其它分支电机的转动引起运动平台位姿变化而导致第 i 分支长度发生变化的运动.这是机床运动规划中所不期望的 ,因此 ,必须建立相应的数学模型 ,求出派生运动 ,并进行补偿.这就更增加了该机床 1996-05-28收到.① 男 , 28,博士生; ② 男 , 58,教授 ,博士生导师.中科院机器人学开放实验室基金资助课题 (编号: K 960106).