缆系式紧耦合多机器人系统协调建模及稳定性分析

项目名称： 缆系式紧耦合多机器人系统协调建模及稳定性分析

项目编号： No.51265021

项目类型： 地区科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 赵志刚

作者单位： 兰州交通大学

项目金额： 50万元

中文摘要： 针对系统内部存在缆索约束的紧耦合多机器人系统，研究由于缆索的存在系统所产生的基本问题。首先以负载平衡和能力匹配为原则，根据被操作物的期望运动采用限制系统内力的方法获得系统静态和动态载荷分配的解析表达式，得到系统合理的工作空间，并在静态构型下，获得系统初步设计的快速计算方法。其次考虑系统的冗余驱动特性，通过制定协调策略确定系统运动学的唯一解，采用牛顿-欧拉法和悬垂线理论分别建立系统中机器人、被操作物和缆索的模型，并用综合影响系数法建立系统的整体耦合模型。随后，基于所建正逆运动学和动力学方程，分析系统参数对运动精度的影响范围和影响规律，并采用力/位置混合控制策略来分析系统的动态运动精度。接下来采用解析计算和基于斜率的方法分析系统的稳定性和给出稳定性综合评价解析式。最后搭建实体实验系统，并建立虚拟仿真系统，验证所获得的研究结果。本项目预期成果的取得将会为该类多机器人系统的实用化进展产生积极影响。

中文关键词： 多机器人系统；吊运系统；运动稳定性；工作空间；力位姿混合

英文摘要： The research aims at the basic problems of the cable-tring close-coupling multiple robots system because of the existence of the cable in system. So firstly, taking load balancing and capability match as the principle, according to the expectations of the motion on the operated objects, the method of limiting internal force is adopted to gain the system static and dynamic load distribution analytical expression, obtain the system reasonable working space and get the fast calculation approach preliminarily designed by the system under the static configuration. Secondly, considering the redundancy driving characteristics, the unique solution of the system kinematics is determined by making coordination strategy.By Newton-Euler method and the trailer line theory, the robot, the cable model and the operated object are created and with the comprehensive influence coefficient method, establishing the whole coupling model of the system. Then, based on the proposed direct-inverse kinematics and dynamics equation, analyze the effect scope and the influence law that the system parameters make on the motion precision and analyze the system dynamic movement precision by using force/position hybrid control strategy. What's more, analysing the stability of system and give the comprehensive evaluation analytical formula of the

英文关键词： multi-robots system；towing system；dynamical stability；workspace；hybrid force-position- pose approach