20、6 - DOF相对操纵装置的运动控制

6 - DOF相对操纵装置的运动控制

1. 引言

当前，将具有并联运动学的机构用作交互模块的机器人系统，是一个颇具前景的研究领域。这类系统有效控制问题的紧迫性不言而喻。

并联机构存在一些缺点，比如工作空间体积有限，以及驱动器存在运动学和动力学耦合。为降低这些缺点的影响，一种可行的方案是开发由两个模块组成的操纵机构，实现联合相对操纵。这种机构的自由度数量等于各模块自由度之和，如此一来，就能以必要的输出连杆方向，在移动坐标系中对工件表面的每个点进行联合加工，同时实现坐标系自身的移动，而且其中一个机构还可纠正另一个机构的部分运动。

在相关研究中，需要基于机器人系统（RS）模型来检验控制系统的可操作性，并开发相应算法。此前已为3 - RPR平面机器人开发了模型，而另一个可选用的机构是3 - RPS机构（三脚架）。

2. RS模型开发

考虑一个6 - DOF机器人形式的RS方案，它可作为加工零件的机器人机床。该机器人系统由两个模块构成：
- 上模块 ：基于具有棱柱驱动关节、旋转关节D1、D2、D3和球形关节E1、E2、E3的三脚架。三脚架模块的可移动平台中心能沿z轴进行平移运动，绕x和y轴进行旋转运动，并且当绕水平轴旋转时，末端执行器会因三脚架模块的运动链而产生额外位移。
- 下模块 ：基于具有棱柱关节和旋转关节A1、A2、A3的平面3 - RPR机构，可沿x和y0轴进行平移运动，绕z轴进行旋转运动。

末端执行器固定在三脚架模块的可移动平台上，待加工的工件则安装在3 - RPR机构的可移动平台上。z和z0轴位于同一条直线上，该直线垂