冗余驱动并联机器人动力学建模与驱动力协调分配

冗余驱动可有效降低并联机构的最大瞬时驱动力，提高其承载能力，然而驱动力协调分配不当或冗余驱动力控制误差过大不仅使上述功能无法实现，甚至产生过大内力而对机构造成破坏。为此，以冗余驱动6PUS〖CD*2〗UPU并联机器人为例，对驱动分支、约束分支和动平台的速度、加速度进行分析，引入偏速度和偏角速度，使用Kane方法建立系统的动力学方程。提出以最小化最大瞬时驱动力为目标，使用加权最小二乘法对驱动力进行协调分配，通过数值算例获得给定运动轨迹情况下各分支驱动力。采用DSP控制器和运动控制器相结合的方式提高驱动力协调分配的实时性，实现对冗余驱动力的控制。实验结果表明：在冗余驱动力作用下，瞬时最大驱动力明显降低，且驱动力分配更加均衡，证明了所提出的驱动力协调分配方法和冗余驱动力控制策略的有效性。