六由度并联机器人位姿控制分析与仿真.pdf

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1、科技创新2014年第21期1科技创新与应用六由度并联机器人位姿控制分析与仿真王袱栋邹华勇(1、宁波职业技术学院，浙江宁波3150002、天津通广集团，天津300000)摘要：利用刚体空间六个自由度运动原理，以Stewart平台为例，介绍了并联机构正反解的基本原理。并针对并联机构更困难的正解问题，利用Matlab设计一个图形加数字坐标仿真程序，可以方便地求得并联机构符合实际客观条件的位置解，并直观地观察各杆件之间的空间关系。关键词：正解；反解；坐标；位姿；仿真引言和S的位置矢量。机器人从20世纪诞生以来，以迅速成为一门应用十

2、分广泛的我们需要确定1．和O。参考图2和图3，其中ai和bi表示A．，和技术。机器人技术在工程中的应用日益广泛，即工业机器人。其中研Bi相对O为原点基座坐标的矢量。对于i=l，2，3，有究比较早，目前工程界应用比较成熟的是串联机器人。它是一种能=l一atcl够自动定位控制、多自由度、各大大小小的机械臂以串联的形式联+％。一qi6。接起来。这种典型的开环机构具有结构简单，成本低，控制简单，运动空间大等优点。但伴随着其结构特性的缺点则是承载能力有限、2机构刚度差，各运动机构叠加误差大，运动惯性大。而在80年代以‘=√一‘来随机

3、计算机技术的发展，并联机器人的研究成为了新的热点。并二联机器人与串联机器人正好可以形成互补，它的优点极为串联机器：人的缺点，相应它的缺点则是串联机器人的优点，因此并联机器人。在飞行模拟器，空间对接器、装配生产线等需要高精度，高稳定性，因此ui是由A。指向B的单位矢量。而且，原点O的位置由矢高速的场合应用越来越广泛。但串联机器人与并联机器人的基础理量q确定，。I的表述如下：。f=Ⅱj+』，f=1，2，3(论基本一样，所以文章以六自由度并联机器人最典型的结构——1)Stewart平台简析六自由度机器手人手，在运动学的位置正反解

4、。文进而，设s。为在坐标系Fi(0．，X，Y．，Z。)中S。的位置矢量，则章总结的内容中略去了有关机器人的数学基础知识和基础力学知f01识，假设已经具备一定的矢量代数，矩阵论，和工学力学知识，直接进入对机器人本身的运动进行了分析。并约定，一般黑色字体变量I【—‘ffcos，2，(2)为矢量，非黑字体变量为标量。sin1一1六自由度并联机器人运动学研究操作手的几何学要区分两个问题，即在同一系统下的运动学正问题和逆问题，所谓的正问题就是给定关节变量前提下，求机器人执行终端的位姿，这个求解过程就叫正解。而逆问题反过来，设定定机器

5、人执行终端的位置，反求各关节变量，这个求解过程叫反解。见图1a所示并联操作手，关于这个并联机构的反解其实是容易的，这里不再叙述，有兴趣者可参阅本文列出得参考文献。现在主要对其行运动学正问题分析，但在应用到如图1的并联机器人中时，他的正解运动学却并不那么简单。在图1a中，考虑三角形A。S。，i=l～3，角标i表示第i对腿。当6个腿的长度固定，把平台M去掉，三角形ASIB只能绕AB轴旋转。这样，我们可以用一个长度为l的腿代替长度为q和q的一对腿，图2等效简化机构这条腿通过一个绕AB；的转动关节和六角基座平台B相连接。结构y简化

6、后的结果如图2所示，它在运动学上的等价于图1a的原来结构。',AiXUiO鼠lJ。t《—————L生I(b)图3一条腿与一对腿的等效图4坐标系F与坐标系F；的关系图16自由度飞行器模拟器现在，将一个坐标系空间定义为原点O和x，Y，轴在六边形a)基本结构b)三角形活动平台、六角形固定平台固定平面上，其上的x和Y。的关系如图4所示．当在坐标系Fn中然后引入坐标系F。，它的原点设在第i个腿和基座平台B连接表达的形式如下[：[Oi]+[】0Si'f：1，2，3r，、的点口O处，并作如下约定：。对i=l，2，3，：这里，[R_10是

7、在坐标系F。中表达的从坐标系F。到坐标系F的O是连接旋转关节的中心的集合；旋转矩阵，给出如下，x的方向是从A指向B。【COS，一sin01．J‘JY的选择是由Z垂直于6边形固定平台指向上来确定的，也就lR儿=Isina,COSO~ol,i=1，2，3(2．4是x与Y坐标向量的矢量积方向朝上。【001J之后来确定从六边形的中心O到移动平台的3个顶点S，S：参考图(4)有一37—科技创新2014年第21期I科技创新与应用浅谈磨煤机一次风压的节能优化分析索斌(江苏徐塘发电有限责任公司，江苏徐州221300)摘要：文章主要讲述了影

8、响一次风机电耗的几种因素，并通过对ZGM95型中速磨煤机的长期运行调试，给出了一次风压的合理区间，有效降低了一次风机的耗电量并减少了空预器的漏风情况。关键词：锅炉设计；磨煤机一次风压；一次风机耗电概述煤机出口温度适宜的情况下，可减少冷一次风的使用，增加热一次某电厂300MW机组采用两台一次风机并联运行，