控制与决策

作者：陈启瀚,郭永华,韩瑜,刘万泉,彭键清

单位：中山大学·深圳 智能工程学院,,中山大学·深圳 智能工程学院,,中山大学·深圳 智能工程学院;,,中山大学·深圳 智能工程学院,,中山大学·深圳 智能工程学院;,

关键词：绳驱并联机器人;工作空间;刚度;蒙特卡洛方法;粒子群算法;设计决策优化

基金：国家自然科学基金项目(62103454)；广东省基础与应用基础研究基金项目(2024A1515010540)；深圳市科技计划项目(JCYJ20220530150006014).

相比于刚性连杆并联机器人, 绳驱并联机器人(cable-driven parallel robot, CDPR)存在结构简单轻盈、工作空间大、响应速度快及成本低廉等优点, 非常适合极端空间环境. 然而, 由于电机、绳索和末端执行器之间存在复杂的耦合关系, CDPR工作空间和刚度的求解具有挑战性. 基于此, 提出一种四绳驱动并联机器人工作空8间与刚度的建模、分析及优化方法, 用于指导CDPR动锚点位置设计决策. 首先, 建立考虑滑轮模型的CDPR运动学模型, 并通过优化方法对CDPR“电机-绳索-末端”多层运动学进行求解; 然后, 建立CDPR的工作空间, 并给出工作空间优化的求解方法; 进一步地, 推导CDPR的刚度模型, 并给出刚度优化的求解方法; 最后, 根据优化后的工作空间与刚度模型, 对CDPR的动平台锚点位置设计决策进行优化. 数值仿真和实验验证了所提出方法的正确性与有效性.

来源：2025年第2期

《控制与决策》期刊编辑部

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