复合驱动模块化可重构柔索并联机器人结构设计、协同避障及动力学研究

1.1 课题来源

本论文的课题来源于国家自然科学基金面上项目“电液复合驱动模块化可重构柔索并联机器人动态耦合特性、控制技术及实验研究（51575150）".

1.2课题背景和意义

柔索并联机器人的概念的提出于20世纪80年代末，作为一种新型的并联机器人其继承了并联机构高精度及高负载的优点，但不同于传统刚性结构的并联机器人，柔索的采用使其具有大工作空间、易重构及优异的动力学性能等特点，为此各国研究人员分别开展了面向起重1（图1.1）、检测[2、加工、港口货物吊装[3451舰船建造、海底作业、有害物质清理[6）、石油钻井灭火、超大口径天文望远镜跟踪射电源平台动作控制、风洞模型实验（图1.2）等不同作业环境下的柔索并联装备及原型机的研究17

随着多种柔索并联机构的研制与应用，其运动学、静力学、动力学、运动规划及控制策略等基础问题引起了研究人员的关注，其中如柔索并联机器人的工作空间及正逆运动学问题都得到了解决并应用在了工程实际中。但由于绳索仅能承受单向拉力的特点，即在柔索并联机器人工作过程中须时刻保证绳索上的拉力为正值，此约束条件使柔其运动学、工作空间及运动规划等问题的研究较传统机器人更加困难。此外，柔索并联机器人中的并联分布的放射状柔索结构在极大扩展其工作范围的同时也增加了柔索并联机器人自身结构与建筑设施、植被、水面船舶及人体等环境中障碍物的碰撞风险。不仅如此，柔索-障碍物拓扑结构避障运动规划及重构策略对柔索-障碍物的拓扑结构十分敏感。