结论和展望

 结论

经过研宄生期间的不懈努力，在Delta机器人的设计中，结合了机器人运动学和动 力学理论、高等动力学、机器人轨迹规划理论、Linux系统、机器人操作系统ROS、电 气控制硬件等相关技术，顺利完成了机器人的设计和实验工作，取得的成果如下：

，根据实际需要设计完成了 Delta机器人的机械结构，对其进行了运动学逆解 和运动学正解分析，并利用拉格朗日方法对其进行了动力学分析，得到了 Delta机器人 的运动学和动力学数学模型，对机器人进行了工作空间和奇异位形分析。

第二，根据Delta机器人的运动学和动力学数学模型以及相应的五次样条函数理论， 编写了关节空间轨迹规划及其动力学优化程序、工作空间轨迹规划及其动力学优化程序、 混合空间轨迹规划及其动力学优化程序，并通过实验验证了轨迹规划拟合曲线的实用性。

第三，对Delta机器人进行了电气控制部分的设计及调试，使用高精度的直驱力矩 电机直接驱动主动臂，消除了由于减速器背隙带来的误差，使用Linux系统下的机器人 操作系统ROS作为机器人的控制系统，采用Galil运动控制卡和Copley驱动器实现对 力矩电机的实际控制，编写了 Galil运动控制卡的控制程序。

第四，编写了 Delta机器人的运动控制GUI界面，实现了用户友好型操作。

   展望

随着我国的经济转型，在未来的产业升级中机器人将扮演越来越重要的角色，由于 直驱力矩电机自身的优点，在某些机器人领域势必会大量采用直驱力矩电机，同时，作 为提高机器人性能的运动控制及轨迹规划方法将成为研宄的热点。

 力-运动混合在线自适应轨迹规划

由于某些部件的动力学分析难以从理论上精确建模，在通过理论计算建立机器人的运动学方程后，采用力反馈技术，通过系统辨识得到更为准确的机器人动力学模型。其后通过此动力学模型实现力-运动混合控制。力-运动混合轨迹规划是采用力-运动混合控制的模型，得出机器人执行任务过程中的空间运动、力与时间的关系，然后选择需要优 化的目标进行优化计算，从而得出轨迹规划结果。由于机器人的实际操作千变万化 (也是机器人最重要的优点之一），而且随着环境和载荷的变化，自身的动力学模型也 会发生很大的改变。力-运动混合在线自适应轨迹规划是根据在线反馈数据，重建系统模 型，重新计算轨迹，从而保护关键部件并极大发挥系统潜能。

 关节空间和工作空间双向优化的轨迹规划算法

针对关节空间或者工作空间的单向轨迹规划只考虑了单向的轨迹规划要素。在实际 操作过程中，既要考虑关节空间运动部件的优化结果，同时也要考虑工作空间机器人末 端或者操作物件的力-运动模型。在建立运动学以及动力学正/逆解方程后，对关节空间 和工作空间分别进行优化的轨迹规划，将其结果进行对比。然后，对其中任意一种轨迹 规划算法，加入另外一种算法的约束条件，最后得出双向优化的轨迹规划的一般算法。

 轨迹规划与设计相结合的方法

现代的CAD技术，使得在产品设计阶段就可以得到非常精确的系统运动学和动力 学模型。在此基础上，根据构件所要执行的任务，可以实现轨迹规划并对整个运动过程 进行动力学分析。其分析的结果，可以有效的反馈到设计中来，从而对设计进行修改和 优化。同时，也有效的检验了设计的合理性。运动学与动力学模型相结合的轨迹规划技 术是一种高效的、低成本的运动控制构件设计和控制手段。目前的CAD软件尚未将轨 迹规划作为设计的一个辅助优化方法，很多研宄者在实际设计过程中，手动的加入了一 些计算过程，但是尚未有标准化简单易用的软件来进行辅助设计。考虑到大多数机械设 计和制图人员对运动控制理解有限，开发有效的运动学与动力学模型相结合的轨迹规划 软件是提高设计水平的有效手段。

 在纯网络全互联运动控制器上，以Web和云计算为基础实现服务器端轨迹规 划算法

离线轨迹规划算法实现可以脱离控制系统存在，操作人员将规划好的数据导入控制 器中，从而实现机器人的操作与控制。基于Web和云计算的轨迹规划算法在服务器(云） 端实现，通过Web服务提供交互式的轨迹规划计算平台，消除软件安装和移植的问题。 在纯网络全互联运动控制器上实现在线轨迹规划，同时提供远程跨平台多点接入，实现 设计、分析与操作的多方融合。

受时间和作者水平限制，Delta机器人机械部分和电气控制部分还存在一些不足， 需要后续工作中进一步改进和完善：

 在Delta机器人的原理样机中，由于机械部分的设计缺陷和加工、装配误差的 存在，使得该机械结构精度较差，需要对机械部件进行修配。

 电气控制元器件布局不够合理，使得电控箱中的连接线路较乱，在后续的工作 中，应使用电木绝缘板进行合理的电气硬件布置。

本文采摘自“高速并联工业机械手臂分析设计与实现”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找相关文章！本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！