[发明专利]飞行型绳牵引并联机器人完整刚度模型及刚度特性分析方法

说明书

本发明公开了一种飞行型绳牵引并联机器人完整刚度模型及刚度特性分析方法，基于微分变换和线几何理论，首先建立飞行型绳牵引并联机器人数学模型，然后建立飞行型绳牵引并联机器人刚度模型，接着对飞行型绳牵引并联机器人进行刚度特性分析，并提出飞行型绳牵引并联机器人刚度增强的方法，最后通过改进6‑6型飞行型绳牵引并联机器人形成8‑6型飞行型绳牵引并联机器人。本发明提供一种飞行型绳牵引并联机器人完整刚度模型及刚度特性分析方法能有效增加飞行型绳牵引并联机器人的刚度的效果。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及飞行型绳牵引并联机器人领域。

背景技术

飞行型绳牵引并联机器人是一种特殊的绳牵引并联机器人形式，是将四旋翼无人飞 行器作为广义定平台，通过多根绳索将动平台悬吊于四旋翼无人飞行器下方。在保留传统绳牵引并联机器人传动链轻质、负载/惯量比高、结构简单等优点的同时，具有空间运 动能力，适合于野外勘测、抢险救灾、应急运输等应用。但是绳索的柔性与单向受力特 性使得绳牵引并联机器人的刚度较差，飞行型机器人的高机动性又使得这个问题雪上 加霜。低刚度会造成动平台在期望位置附近小幅高频振动，影响系统稳定性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种飞行型绳牵引并联机 器人完整刚度模型及刚度特性分析方法能有效增加飞行型绳牵引并联机器人的刚度的效果。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

飞行型绳牵引并联机器人完整刚度模型及刚度特性分析方法，基于微分变换和线几 何理论，首先建立飞行型绳牵引并联机器人数学模型，然后建立飞行型绳牵引并联机器人刚度模型，接着对飞行型绳牵引并联机器人进行刚度特性分析，并提出飞行型绳牵引 并联机器人刚度增强的方法，最后通过改进6-6型飞行型绳牵引并联机器人形成8-6型 飞行型绳牵引并联机器人。

进一步的，所述飞行型绳牵引并联机器人数学模型包括运动学模型；所述运动学模 型的向量形式如下：

绳索i的绳长向量li可以表示为：

l_i＝^GR_A(-^AR_B^Bb_i-x_b+^Aa_i) (2)

则绳索i的长度li为：

进一步的，所述飞行型绳牵引并联机器人数学模型包括动力学模型：所述动力学模 型的表达式为：

JT＝W (9)

式中

进一步的，所述飞行型绳牵引并联机器人刚度模型包括刚度矩阵表达式：

进一步的，所述刚度矩阵包括主动刚度：所述主动刚度矩阵表达式为：

K₁＝HT (29)

进一步的，所述刚度矩阵包括被动刚度：所述被动刚度矩阵表达式为：

进一步的，所述被动刚度包括绕z轴的转动刚度；通过增加驱动冗余性的方式增强动平台绕z轴的转动刚度。

进一步的，所述飞行型绳牵引并联机器人刚度模型包括刚度模型，建立的所述刚度 模型表达式为：