基于配置解耦的新型缆驱动混合机器人的运动学建模与工作空间扩展 宋佳豪、 赵一怡、 张玉贤、 连凯尧、 杨硕飞

《Machines》：Kinematic Modeling and Workspace Amplification of a Novel Cable-Driven Hybrid Robot via Configuration-Based Decoupling Jiahao Song, Yiyi Zhao, Yuxian Zhang, Keyao Lian and Shuofei Yang

　　

摘要

解决多模块电缆驱动机器人的逆运动学问题以及评估其受限工作空间仍然具有挑战性。本文分析了一种受尺蠖运动方式启发的双模块电缆驱动混合机器人，并提出了一种基于配置的解耦策略。该策略通过一个标量解耦因子来关联两个模块的主要弯曲变量，并将冗余的逆运动学问题组织成C形和S形配置集。建立了一个物理受限工作空间评估框架，该框架将解耦规则与电缆行程、单侧电缆约束、关节偏转约束和防缠绕约束相结合。使用蒙特卡洛采样方法来提取可接受的位置和方向工作空间。实验结果表明，与单模块机器人相比，双模块拓扑结构将横向伸展范围从65.2毫米提高到了180.6毫米，同时保持了约±80°的偏航范围。此外，解耦因子为正值和负值时对应的工作空间子集分别表示边界到达运动和横向身体调整。这些结果表明，所提出的解耦参数化方法能够有效地组织冗余配置，并评估串联耦合带来的工作空间放大效应。