二元驱动串并联机器人结构参数约束条件分析

杜幸运，赵 慧，徐鹏成

（武汉科技大学 机械自动化学院，湖北 武汉 430081）

1 引言

随着工业技术的发展，人们希望能够用最少的输入来产生较多维数空间运动的机械结构，使机器结构简单、制造容易、高效可靠、维修方便、节能减排的目的[1]，因此研究新型机构将成为实现这一目标的良好途径。二元驱动器（binary actuators）是驱动器中的特殊一类，只具有两个离散的稳定状态，标记为0和1，分别对应于驱动器的两个极限位置。和传统的机器人系统相比，二元驱动串并联机器人不需要反馈控制、成本低、且具有高负载能力、定位和重复定位精度高、鲁棒性强等优点，但其缺点是工作空间不连续，很难求逆解。

国际上对二元驱动串并联机器人离散系统研究较为有影响力的团队分别是JHUChirikjian团队和MITDubowsky团队。文献[2]提出了一种基于齐次变换的运动学正解计算方法，研究了二元驱动串并联机器人平面变几何珩架机构（VGT）正运动学求解算法并验证了算法的有效性。同时，文献[3]通过改变二元驱动器驱动腿变化量，研究了其对工作空间的影响，并提出了用于二元驱动串并联机器人拾取任务的优化算法。文献[4]研究二元驱动串-并联机器人离散系统参数综合问题。提出了二元机器人驱动智能装置BRAID（Binary Robotic Articulated Intelligent Device）的概念，并进行了大量相关理论和实验技术研究，文献[5]对基于BRAID的二元驱动串-并联机器人系统的结构设计、驱动器及控制、运动学等做了研究。文献[6-7]研究了使用介质聚合物二元驱动器的BRAID的运动学以及驱动器优化。……