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    并聯機器人的性能指標有哪些

    發布日期:2020-05-22

          并聯機器人機構綜合設計是一個復雜而困難的問題。機構性能指標是這些問題的關鍵,主要包括:奇異位形,工作空間,各向同性與靈活度,力傳遞性能,剛度,速度與加速度等。

    并聯機器人

          奇異位形是機構的固有性質,可通過雅可比矩陣行列式為零的條件求得。此時機構無速度反解或關節驅動力無窮大,在機構設計及軌跡規劃中應當避免。并聯機器人的特殊構型使得奇異分析相對較易。工作空間指機器人末端執行器的工作區域,通常存在可達工作空間和靈活工作空間。

          并聯機構的工作空間求解依賴其運動方程,可利用的數值方法有網格法、雅可比法、蒙特卡洛法等。而并聯機器人的特殊構型使其解析解較為直觀。采用了幾何圖形交集的方法求得并聯機器人的工作空間。劉辛軍等采用解空間的物理模型法求解并聯機器人工作空間,并逐步將這種方法發展成為了一種性能圖譜理論。

          靈活度用來衡量機構輸入與輸出運動之間的傳遞關系的失真程度:當機構接近奇異形位時存在病態雅可比矩陣,此時的逆矩陣精度降低;當雅可比矩陣的條件數為1時,機構處于最佳運動性能,稱為運動學各向同性。目前,采用條件數來衡量各項同性和靈活度在并聯機器人中已成為常用方法。

          力傳遞性能反映并聯機器人執行器上的廣義力與關節驅動力之間的關系,有力橢球、條件數、傳遞角與傳遞系數等指標。力橢球建立在雅可比矩陣奇異值分解的基礎上,條件數指標以雅可比矩陣最大和最小奇異值比值來反映力傳遞各向異性,傳遞角定義為剛體受力時力作用線與作用點之間的夾角。力傳遞性能的研究重點均是圍繞評價指標與機構尺寸之間關系展開的。

          剛度與機構拓撲類型、尺度、截面參數密切相關,包括靜剛度和動剛度。靜剛度基于靜剛度解析模型來評價,動剛度衡量結構抵抗預定動態激擾能力的特性。目前有關并聯機器人的動剛度報道還較少,主要借鑒其他各類機械系統的分析,采用固有頻率作為衡量指標來評價,并且剛度矩陣的條件數也常用于評價局部動力學性能。


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