董晓东　段清娟　马　彪　段学超

1.西安电子科技大学,西安,7100712.电子装备结构教育部重点实验室,西安,710071



基于凸集理论的绳牵引串并联机器人工作空间算法

董晓东1段清娟1马彪1段学超2

1.西安电子科技大学,西安,7100712.电子装备结构教育部重点实验室,西安,710071

为求解m≥n(m为绳索数目，n为机构自由度)绳牵引串并联机器人的力旋量可行工作空间，提出一种基于凸集理论的非迭代求解算法。该算法利用闵可夫斯基之和的性质构造绳索的旋量集，借助非迭代的数学思想验证该旋量集是否完全包含外部旋量集。首先，通过确定初始超平面找出凸集所有的边界超平面,根据初始超平面偏移的距离确定边界超平面投影位置; 然后推导出旋量平衡的判定表达式，并采用数值分析的方法得到绳牵引机器人的力旋量可行工作空间;最后，采用该算法对两种典型的绳牵引串并联机器人进行工作空间求解，结果验证了所提出的基于凸集理论工作空间求解方法的有效性。

绳牵引机器人；工作空间；旋量理论；凸集理论

0　引言

绳牵引机器人是一种用柔性绳索代替传统刚性连杆的新型机器人，通过电机驱动绞盘改变每根绳索的长度，实现末端执行器不同的位姿。它以工作空间大、负载惯量比高、响应速度快、执行器易重构等优点，广泛地应用在许多领域，如美国NIST研发的应用于飞机喷涂、造船、废物清理等领域的RoboCrane[1]，日本RitSumeikan大学研制的用于高速装配的超高速绳牵引并联机器人FALCON[2]，以及国内用于控制500 m口径大型射电望远镜的馈源舱项目[3]等。……