面向桁架攀爬的三分支机器人步态规划方法

为解决载荷大范围在轨平稳搬运问题,设计三分支机器人面向桁架攀爬的步态规划方法,使其能够平稳搬运载荷运动到部署位置完成大型航天器组装任务。以21自由度三分支机器人为研究对象,结合桁架结构划分多种攀爬步态单元;针对每种步态单元规划了单元周期内2条攀爬分支的交替夹持顺序以及末端的夹持位姿;针对大范围桁架搬运任务,基于可夹持区域构建表征桁架表面任意两杆间可过渡性的邻接矩阵,并利用Floyd算法生成距离矩阵与路径矩阵,规划出任意两杆间的最短攀爬路径,并将路径中的桁架杆件节点序列映射为机器人可执行的步态单元序列;基于三次B样条曲线对每种步态单元周期内2条攀爬分支的末端轨迹进行规划,实现攀爬分支末端在两夹持点间的攀爬过渡。仿真实验表明:所设计的步态规划方法能够使机器人实现在不同位置关系的桁架杆件之间的过渡,从而具备到达桁架表面任意位置的能力。

三分支机器人优化关节力矩的轨迹规划

基于旋量理论,采用分离影响系数法建立三分支机器人运动学和动力学方程,运用最小范数广义力计算策略优化协调操作臂载荷分配。在此基础上,结合搬运物体的协调操作实例,通过比较最小关节范数法和最小关节力矩法两种规划的优缺点,提出了改进的三分支机器人优化关节力矩轨迹规划方法。仿真结果给出了不同方法条件下,轨迹长度变化对关节角度及力矩大小的不同影响,并验证了改进方法的有效性。

三分支机器人协调操作及关节力矩优化

针对三分支机器人协调运动 ,采用分离影响系数法分离各个分支的雅可比矩阵和惯性矩阵 ,再重新组合成整个系统的雅可比矩阵和惯性矩阵 ,建立三分支机器人运动学和动力学方程 .应用乘子罚函数方法 ,对三分支机器人基于最小关节驱动力矩优化设计 ,避免矩阵的奇异值分解 ,提高计算的稳定性 ,应用迭代方法 。

具有三分支空间机器人的运动学分析

对三分支空间机器人机构进行运动学分析 .首先给出了该空间机器人机构的模型和 3种工作模式 ,在搬运和协调操作 2种模式下机构采用了串并联的结构型式 ,在运动学上具有特殊性故成为研究重点 .由于此时机构具有 1 2个关节变量 ,其中只有 6个是独立的 ,这样给机构的分析及控制带来了困难 .为此 ,利用影响系数法推导了机构独立运动参数与非独立运动参数之间的约束方程 ,建立了输出运动与输入运动之间的映射关系 .