23、正交滑移机构振动力平衡与准静态碰撞下人机协作安全评估

正交滑移机构振动力平衡与准静态碰撞下人机协作安全评估

正交滑移机构振动力平衡

在高速机器人系统设计中，振动力平衡是一个关键问题，因为可变的动态负载会导致机械结构产生噪音、磨损和疲劳。本文聚焦于正交滑移机构（Orthoglide）的振动力平衡问题，提出了一种基于质心加速度最优控制的解决方案。

振动力平衡方法概述

常见的振动力平衡方法有以下几种：
1. 添加配重 ：通过添加配重使运动连杆的总质心保持静止，但这会增加总质量、整体尺寸和关节受力。
2. 添加辅助结构 ：如使用平行四边形作为辅助结构创造平衡的机械臂，或为Delta机器人添加缩放仪来平衡振动力。
3. 安装弹性组件 ：利用弹性组件的特性来平衡振动力。
4. 调整运动学参数 ：通过调整机械结构的运动学参数来实现振动力平衡。
5. 质心加速度控制 ：通过控制质心加速度来减少振动力。

正交滑移机构是一种具有规则工作空间和良好紧凑性的三自由度并联机械臂，其三个执行器按照笛卡尔坐标空间排列，运动平台通过三个相同的运动链与执行器相连。本文采用质心加速度控制的方法来实现振动力平衡。

问题描述与建模

正交滑移机构的运动链形式为PRPaR，其中P、R和Pa分别表示驱动棱柱关节、旋转关节和平行四边形关节。其逆运动学方程如下：
[
\begin{cases}
q_x = p_x + s_x\sqrt{L^2 - p