六自由度步行加工机器人构型设计及工作空间求解
2021-11-06朱文斌翟昌民
上海工程技术大学学报 2021年2期
朱文斌 ，刘 勇,2 ，翟昌民
（1. 鲁南制药集团股份有限公司，临沂 276005；2. 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院，上海 201620；3. 中国石油大学(华东) 机电工程学院，青岛 266580）
步行式加工机器人以机构体积小、移动灵活、稳定性好等优点，被广泛应用于工件的钻孔、检测、焊接等加工任务[1−2]. 步行式机械腿分为串联腿[3]、并联腿[4]和混联腿[5−6]. 串联腿行走灵活性最高，但承载能力较弱，不适用于工业加工任务；混联腿承载能力强，但结构复杂、控制难度大；而并联机械腿具有结构紧凑、越障能力强等优点，适用 于复杂地面的行走任务和工业加工任务，因此本研究中腿构型采用并联式机械腿.
对步行式机械腿的构型综合和性能分析，国内外学者做了大量研究. 日本早稻田大学Sugahara等[7−8]基于Stewart机构研发了WL-X系列步行机器人，其具有极高的行走稳定性. Fujii[9]提出一种Kupm人形机器人，其手臂和腿采用并联机构，主要用于危险环境的作业任务. He等[10]基于GF集理论和生物仿生方法，综合大量串联、并联和混联式机械腿. 潘阳[11]针对核电站操作任务，提出一种P-P(P为移动副)结构式六足机器人，并进行容错性研究. 荣誉等[12]针对复杂路况，提出多种并联机械腿，并对其运动学和动力学进行研究. 王洪波等[13]对并联步行机器人两/四足重构性进行研究，解决了机械腿分支动力耦合问题. 针对串联、混联腿式机器人的不足，本研究提出一种六自 由度步行式加工机器人.
