游贤强 陈伟海 崔 翔 于守谦

(北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院，北京100191)

常规的串联结构的机器人将驱动电机安装于手臂上，增加了机器人的重量和转动惯量［1］，从而限制了机器人的承载能力，以及高速运动和快速响应能力.为了克服电机和连杆的重量所带来的不利影响，近年来绳驱动技术越来越引起人们的关注［2－3］.绳驱动3-3R球面并联机构利用绳索代替连杆来传递运动和力，具有结构简单、惯性小和运动速度快等优点［4－6］.将它作为拟人臂机器人的肩和腕关节，可将驱动电动机全部安放在机座，有效地减轻了手臂的自重，提高了快速响应能力［7］.

并联式绳驱动惯性小，精度高，在微操作方面很有应用优势，但并联式绳驱动建模困难、控制复杂，特别是由于外界扰动、载荷变化，系统参数难以正确估计和确定.这些问题导致绳驱动机器人在实际应用中是无法回避动力学和张力控制问题的，不能够像刚性机器人那样仅靠运动学控制就可以满足一般作业任务的要求.因此，动力学的研究对并联机器人高精度控制具有重要意义.

国内外对动力学的研究大多数都是针对传统的刚性机器人，以及少量在牵引式绳驱动上的应用，在绳驱动拟人臂上的分析目前还没有.利用拉格朗日方法建立的动力学模型具有标准的显式表达式，易于控制器的设计.文献［8－9］对并联机器人的几何形状和惯性扰动作了简化假设，利用拉格朗……