繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的靜力學(xué)優(yōu)化與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人是通過繩索將動(dòng)平臺（或末端執(zhí)行器）與靜平臺連接起來的并聯(lián)機(jī)器人，它具有工作空間大、負(fù)載質(zhì)量比高和易于模塊化等特點(diǎn)。然而，繩索的單向力特性即只能承受拉力不能承受壓力，也給繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制帶來了巨大挑戰(zhàn)。為此，本論文從繩索驅(qū)動(dòng)的特殊問題入手，對繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的力封閉工作空間、力可行工作空間、繩索拉力最優(yōu)分布和機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容可歸納如下:
　　(1)力封閉條件是繩索拉力作用于動(dòng)平臺

2、可產(chǎn)生任意力旋量。為提高繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人力封閉工作空間的求解效率，基于矩陣零空間和線性矩陣不等式，提出了一種新的力封閉求解算法。新算法適用于欠約束、完全約束和冗余約束繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人，將所提出的算法與已有的力封閉工作空間求解算法進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了新算法的優(yōu)越性。
　　(2)考慮到力封閉工作空間的定義中對繩索拉力沒有限制，進(jìn)一步研究了繩索拉力有界的力可行工作空間，基于凸優(yōu)化方法設(shè)計(jì)了力可行工作空間的求解算法，提出用于評價(jià)繩索驅(qū)動(dòng)

3、并聯(lián)機(jī)器人可達(dá)方位力可行工作空間體積的方法。
　　(3)針對完全約束和冗余約束繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人繩索拉力存在多解問題，提出一種快速求解繩索拉力最優(yōu)分布的方法，并與單純形法的計(jì)算效率進(jìn)行了對比。進(jìn)一步，考慮繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人可重構(gòu)特性，以可達(dá)方位力可行工作空間的體積為性能指標(biāo)，采用分組坐標(biāo)下降(grouped coordinate descent，GCD)算法對繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，從而改善了繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)