线驱动拟人臂机器人逆向运动学分析

基于最新人臂仿生理论和并联机器人研究的成果,提出一种线驱动7-DOF冗余手臂的设计方案.线驱动机构具有高刚度、高精度、高负载能力的优点,可以克服常规串联机构的缺点.介绍这种新型线驱动拟人臂机器人具体的结构,利用旋量理论描述机器人运动,在绳索张力条件的约束下,分析肩关节的工作空间.针对7-DOF机器人的逆运动学求解问题,先采用关节速度再分配法求关节速度逆解;然后与Paden-Kahan子问题法相结合,取得具有冗余控制的位置逆解,求出在给定位姿时各关节角的角度;再由关节角与绳长的关系解出各关节处驱动绳索的长度,并分析肩关节运动对腕、肘关节的耦合影响.最后在ADAMS下进行仿真,采用直线插补算法,动画图形实时显示机器人的运动情况,证明逆向运动学算法的正确性.     

绳驱动拟人臂机器人回零算法分析

为解决绳驱动拟人臂机器人在运动过程中产生的误差累积问题以及确定断电后重启的位姿,介绍一种不依靠外部设备的回零方法,即仅依靠自身检测的传感信息和相应的算法实现自回零.针对三自由度的并联球关节的自动回零问题,结合绳驱动并联机器人的结构特点,系统采用增量式编码器与限位开关相结合作为回零检测装置|在此基础上,对机构的运动耦合性进行了分析,提出分三步实现机器人动平台的原点定位与自动回零方法,并通过解耦控制,实现每步回零运动只需主动控制一条驱动绳索|仿真与实验验证这种三步自动回零算法的可行性,能够灵活准确的使机器人回到初始状态.     

具有关节角反馈的绳驱动拟人臂机器人机构设计与张力分析

将绳驱动与并联机构技术应用于拟人臂机器人上,设计一种绳驱动的串并混联拟人臂机器人。其特点之一是在拟人臂的各个旋转关节安装有旋转编码器,采用关节角反馈的控制方法,提高了机构的控制精度。特点之二是通过刹车线结构的使用,实现了机构肩、肘、腕关节的完全解耦,并根据旋量理论,对肩、腕关节所使用的绳驱动球面并联机构进行弱耦合研究,简化了机构的运动学公式。讨论驱动绳索的张力变化关系,针对绳驱动机构的特点提出相应的混合控制策略,并且通过试验验证了机构的可行性和算法的有效性。