2自由度并联机构的运动轨迹规划优化
Trajectory Planning Optimization of Two-degree-of-freedom Parallel Mechanism
- 机械传动 2021年45卷第7期 页码：110-115
- 作者机构：
1.山西机电职业技术学院 数控工程系， 山西 长治 046000
2.太原理工大学 机械工程学院， 山西 太原 030024
- 作者简介：
申军伟（1985— ），男，河南林州人，硕士，讲师，主要从事机械产品设计与制造方面的研究。
程珩（1956— ），女，山西太原人，教授，主要从事机械故障诊断分析方面的研究。
- 基金信息：山西省高等学校科技创新项目(2020L0761)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.07.016
中图分类号：
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申军伟,程珩.2自由度并联机构的运动轨迹规划优化[J].机械传动,2021,45(07):110-115.
Shen Junwei,Cheng Heng.Trajectory Planning Optimization of Two-degree-of-freedom Parallel Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(07):110-115.
申军伟,程珩.2自由度并联机构的运动轨迹规划优化[J].机械传动,2021,45(07):110-115. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.07.016.
Shen Junwei,Cheng Heng.Trajectory Planning Optimization of Two-degree-of-freedom Parallel Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(07):110-115. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.07.016.
摘要
针对传统并联机械手轨迹规划存在的振动问题，对2自由度并联机构进行了研究，提出了一种基于高阶可微复合多项式的轨迹规划方法。首先，设计了一种用于产品包装的平面2自由度并联机械手，并进行了逆运动学和正运动学分析。利用SolidWorks软件进行建模，并验证了运动学分析的正确性。根据物理边界和行业需求选择了合适的工作空间。然后，将三次多项式与贝塞尔曲线相结合，生成了一个新的复合多项式。最后，制作了机械手样机并进行了实际测试。研究结果表明，在相同的持续时间内，相比于三次多项式，新多项式生成轨迹的位置、速度和加速度曲线更加平滑，有效减少了机构的振动，最大速度和加速度降低了约40%，有效延长了机械寿命。
Abstract
Aiming at the vibration problem of traditional parallel manipulator trajectory planning， two-degree-of-freedom parallel mechanism is studied， and a trajectory planning method based on high-order differentiable compound polynomial is proposed. Firstly， a planar two-degree-of-freedom parallel manipulator for product packaging is designed， and the inverse kinematics and forward kinematics are analyzed. The model is built by Solidworks software， and the correctness of kinematics analysis is verified. According to the physical boundaries and industry needs， the appropriate workspace is selected. Then， a new compound polynomial is generated by combining cubic polynomial with Bessel curve. Finally， the prototype of the manipulator is made and tested in practice. The research results show that， compared with cubic polynomial， the position， velocity and acceleration curves of the trajectory generated by the new polynomial are smoother in the same duration， which effectively reduces the vibration of the mechanism， reduces the maximum velocity and acceleration by about 40%， and effectively prolongs the mechanical life.
关键词
并联机构轨迹规划运动学分析三次多项式贝塞尔曲线
Keywords
Parallel mechanismTrajectory planningKinematics analysisCubic polynomialBessel curve
references
宋伟，许勇，刘勇，等.一种新型分岔并联机构的多自由度模式分析［J］.机械传动，2020，44（4）：45-53.
SONG Wei，XU Yong，LIU Yong，et al.Multi-degree-of-freedom mode analysis of a new type of bifurcated parallel mechanism［J］.Journal of Mechanical Transmission，2020，44（4）：45-53.
顾寄南，刘守.三自由度解耦并联机器人设计与轨迹规划［J］.机械设计与制造，2019（11）：224-227.
GU Ji'nan，LIU Shou.Design and trajectory planning of 3-DOF decoupled parallel manipulator［J］.Mechanical Design and Manufacturing，2019（11）：224-227.
史革盟.球面三自由度并联机构瞬时运动分析［J］.机电工程，2019，36（1）：7-12.
SHI Gemeng.Transient motion analysis of spherical 3-DOF parallel mechanism［J］.Mechanical and Electrical Engineering，2019，36（1）：7-12.
WALAMBE R，AGARWAL N，KALE S，et al.Optimal trajectory generation for car-type mobile robot using spline interpolation［J］.IFAC Papers OnLine，2016，49（1）：601-606.
KUCUK S.Optimal trajectory generation algorithm for serial and parallel manipulators［J］.Robotics and Computer-Integrated Manufacturing，2017（48）：219-232.
顾建华，邓小芳，孙贵生.采用混合算法优化的3-PRRR并联冗余机械手驱动力矩研究［J］.机床与液压，2019，47（23）：89-93.
GU Jianhua，DENG Xiaofang，SUN Guisheng.Research on driving torque of 3-PRRR parallel redundant manipulator optimized by hybrid algorithm［J］.Machine Tool and Hydraulics，2019，47（23）：89-93.
嵇道扬，马晨波，孙见君，等.基于神经网络的机械手轨迹跟踪控制器优化设计［J］.组合机床与自动化加工技术，2020（8）：79-82.
JI Daoyang，MA Chenbo，SUN Jianjun，et al.Optimal design of manipulator trajectory tracking controller based on neural network［J］.Modular Machine Tool and Automated Machining Technology，2020（8）：79-82.
CORINALDI D，CALLEGARI M，ANGELES J.Singularity-free path-planning of dexterous pointing tasks for a class of spherical parallel mechanisms［J］.Mechanism and Machine Theory，2018，128：47-57.
SIMBA K R，UCHIYAMA N，SANO S.Real-time smooth trajectory generation for nonholonomic mobile robots using Bézier curves［J］.Robotics and Computer Integrated Manufacturing，2016（41）：31-42.
SHI G，ZHU Z，ZHU Z H.Parallel optimization of trajectory planning and tracking for three-body tethered space system［J］.IEEE/ASME Transactions on Mechatronics，2019，24（1）：240-247.
XIE S，LIU S，LUO J，et al.Trajectory planning of a bionic eye using hybrid-driven cable parallel mechanism［J］.Robot，2015，37（4）：395-402.
ZHANG D，GAO Z.Mechanism and actuation hybridization for a four degrees-of-freedom parallel manipulator［J］.International Journal of Mechanics and Materials in Design，2015，11（3）：301-308.
CHEN C T，LIAO T T.Trajectory planning of parallel kinematic manipulators for the maximum dynamic load-carrying capacity［J］.Meccanica，2016，51（8）：1653-1674.
韩彦肖 彭书华.基于三次样条插值函数的蛇形机器人轨迹规划［J］.北京信息科技大学学报，2015，30（3）：75-79.
HAN Yanxiao，PENG Shuhua.Trajectory planning of snake robot based on cubic spline interpolation function［J］.Journal of Beijing Information Science and Technology University，2015，30（3）：75-79.
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