四绳驱动并联机器人工作空间与刚度的建模、分析及优化方法

作     者：陈启瀚 郭永华 韩瑜 刘万泉 彭键清 CHEN Qi-han;GUO Yong-hua;HAN Yu;LIU Wan-quan;PENG Jian-qing

作者机构：中山大学·深圳智能工程学院 广东省消防科学与智能应急技术重点实验室 

基　　金：国家自然科学基金项目(62103454) 广东省基础与应用基础研究基金项目(2024A1515010540) 深圳市科技计划项目(JCYJ20220530150006014) 

出 版 物：《控制与决策》 (Control and Decision)

年 卷 期：2025年第40卷第2期

页      码：461-468页

摘      要：相比于刚性连杆并联机器人,绳驱并联机器人(cable-driven parallel robot, CDPR)存在结构简单轻盈、工作空间大、响应速度快及成本低廉等优点,非常适合极端空间环境.然而,由于电机、绳索和末端执行器之间存在复杂的耦合关系, CDPR工作空间和刚度的求解具有挑战性.基于此,提出一种四绳驱动并联机器人工作空8间与刚度的建模、分析及优化方法,用于指导CDPR动锚点位置设计决策.首先,建立考虑滑轮模型的CDPR运动学模型,并通过优化方法对CDPR“电机-绳索-末端”多层运动学进行求解;然后,建立CDPR的工作空间,并给出工作空间优化的求解方法;进一步地,推导CDPR的刚度模型,并给出刚度优化的求解方法;最后,根据优化后的工作空间与刚度模型,对CDPR的动平台锚点位置设计决策进行优化.数值仿真和实验验证了所提出方法的正确性与有效性.

主 题 词：绳驱并联机器人 工作空间 刚度 蒙特卡洛方法 粒子群算法 设计决策优化 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.13195/j.kzyjc.2024.0057

馆 藏 号：203157111...