[发明专利]可变结构的绳索牵引并联机器人及其运动学多解求解方法

说明书

本发明公开了一种可变结构的绳索牵引并联机器人及其运动学多解求解方法，包括：相互独立的多条绳索牵引支链、结构框架和空间动平台；其中，四条绳索牵引支链分布设在结构框架内；空间动平台上分布设置与多条绳索牵引支链数量相同的多组万向牵引装置；多条绳索牵引支链一一对应穿过空间动平台的多组万向牵引装置，将空间动平台牵引连接悬置于结构框架内，空间动平台能经多条绳索牵引支链牵引驱动调整在结构框架内的空间位置。通过设置相互独立的绳索牵引支链，能相互组合准确控制空间动平台发位置，通过将可变结构绳索牵引并联机器人的运动学求解方程区间化处理，利用区间分析方法来求解运动学模型反解，具有准确性高、计算精度高等优点。

技术领域

本发明涉及绳索牵引并联机器人领域，尤其涉及一种可变结构的绳索牵引并联机器人及其运动学多解求解方法。

背景技术

绳索牵引并联机器人具有负载能力强、运动惯量小以及工作空间大的特点，被广泛应用于大型设备吊装、航空仿真模拟支撑系统以及物流仓储等；传统绳索牵引并联机器人的绳索引出点固定在结构框架上，也可以称为固定结构绳索牵引并联机器人，这种固定结构绳索牵引并联机器人通过控制工作空间中的绳索长度来改变空间动平台的位置和姿态，从而实现完成各种复杂任务；但是受到固定结构的限制，固定结构绳索牵引并联机器人的应用范围受到限制、避障能力差以及力学特性差，从而制约了绳索牵引并联机器人的发展和进一步应用。

专利号为201710253505.2的中国专利申请公开了一种多构型绳索驱动并联机器人及其空间位姿求解方法，该方案公开的多构型绳索驱动并联机器人，设置有多个绳索驱动装置、主体机架、动平台和若干绳索；该绳索牵引并联机器人能够实现多种构型可重构，但是无法实现连续自动可重构；其空间位姿求解方法也只能适用于这种多构型绳索牵引并联机器人，无法应用于其他连续可变结构的绳索牵引并联机器人。

申请号为201110026500.9的中国专利申请公开了一种能够实现快速重构的绳索驱动并联机器人，该机器人设置有驱动模块、换向装置以及输出装置，但是该机器人仅能够实现有限范围内的可重构，重构过程必须手动进行，无法实现自动可重构。

而且目前也没有有效的可变结构绳索牵引并联机器人运动学多解求解方法，无法为可变结构绳索牵引并联机器人的运动规划和运动控制提供技术支持。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种可变结构的绳索牵引并联机器人及其运动学多解求解方法，能解决现有的绳索驱动并联机器人，均存在无法实现连续自动可重构及进行有效的运动学多解求解的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式一种可变结构绳索牵引并联机器人，包括：相互独立的多条绳索牵引支链、结构框架和空间动平台；其中，

所述四条绳索牵引支链分布设在所述结构框架内；

所述空间动平台上分布设置与多条绳索牵引支链数量相同的多组万向牵引装置；

所述多条绳索牵引支链一一对应穿过所述空间动平台的多组万向牵引装置，将所述空间动平台牵引连接悬置于所述结构框架内，所述空间动平台能经所述多条绳索牵引支链牵引驱动调整在所述结构框架内的空间位置；

每条绳索牵引支链均包括：一个高精度绳索牵引装置、一个直线移动装置、一个第一万向导引装置、一个第二万向导引装置和一根绳索；其中，

所述高精度绳索牵引装置设置在所述结构框架的底部；

所述第一万向导引装置设置在所述结构框架的上部，处于所述高精度绳索牵引装置的上方；

所述直线移动装置设置在所述结构框架内的上部，处于所述第一万向导引装置的上方；

所述第二万向导引装置设置在所述直线移动装置上，能经所述直线移动装置驱动上下移动；