[发明专利]八索并联重力补偿系统的去冗余控制方法

权利要求书

1.一种八索并联重力补偿系统的去冗余控制方法，所述八索并联重力补偿系统包括8根绳索、动平台以及8个出绳模块；每根绳索一端连接所述动平台的一个顶点，另一端与对应的出绳模块相连接，所述出绳模块通过收放绳索改变绳长来控制动平台的位置和姿态；

其特征在于，所述八索并联重力补偿系统的去冗余控制方法，由6根绳索对动平台的位置和姿态进行主动控制，实现所述动平台6个空间运动自由度，另外2根绳索被动跟随动平台运动，且绳索对动平台提供拉力，保证动平台运动时8根绳索始终保持张紧状态，实现动平台的去冗余控制。

2.根据权利要求1所述八索并联重力补偿系统的去冗余控制方法，其特征在于，6根绳索对动平台的位置和姿态进行主动控制的具体过程包括：

设OXYZ表示固定的基础坐标系，PX₁Y₁Z₁表示建立在动平台质心P的坐标系，A_i表示绳索i出绳点，B_i表示绳索i与动平台的连接点，p表示动平台质心在OXYZ坐标系的位置向量，b_i表示B_i在PX₁Y₁Z₁坐标系的位置向量，a_i表示A_i在OXYZ坐标系的位置向量，l_i表示绳索i在OXYZ坐标系的位置向量，则有：

l_i＝a_i-(p+R*b_i) (1)

式(1)中，i＝1,2,…,6；R表示PX₁Y₁Z₁坐标系与OXYZ坐标系之间的变换矩阵；

根据并联机器人的逆运动学，求解(1)式分别得到6根绳索的位置向量，进而求出绳长，出绳模块改变对应绳长来实现对动平台的位置和姿态控制。

3.根据权利要求2所述八索并联重力补偿系统的去冗余控制方法，其特征在于，2根绳索被动跟随动平台运动，且绳索对动平台提供拉力，保证动平台运动时8根绳索始终保持张紧状态的具体控制过程为：

步骤一、令2根被动跟随动平台运动的绳索的拉力为t₇，t₈，计算其他6根绳索的拉力值t₁,…,t₆与t₇，t₈的关系；

八索并联重力补偿系统的绳索拉力与动平台的受力之间的关系如式(2)：

Wt＝f (2)

式(2)中，t＝[t₁,...,t₈]^T是绳索拉力向量，t₁,...,t₈分别为8根绳索的拉力，f表示动平台质心所受到的合外力和力矩，W＝[w₁,...,w₈]_6×8为随动平台位置变化的结构矩阵，其中任意列w_i可表示为：

式(3)中，d_i表示绳索i在OXYZ坐标系的拉力方向向量，i＝1,2,…,8；

则得到拉力值t₁,…,t₆与t₇，t₈的关系满足：

[w₁,...,w₆]_6×6[t₁,...,t₆]^T＝f-[w₇,w₈]_6×2[t₇,t₈]^T (5)

步骤二、确定拉力值t₇和t₈；

步骤二一、任意给定一组t₇，t₈的值：令t₇＝a，t₈＝b，a∈[t_min，t_max]，b∈[t_min，t_max]；其中，t_min为绳索拉力最小值，t_max为绳索拉力最大值；

步骤二二、通过式(5)求出t₁,...,t₆的解；

步骤二三、判断步骤二二中得到的解，是否满足t₁,...,t₆都属于区间[t_min，t_max]，如果不满足，返回步骤二一；如果满足，选择此时的t₇和t₈值作为结果；

步骤三、出绳模块根据步骤二得到的t₇、t₈值进行相应的拉力控制。