【摘要】：針對傳統(tǒng)位姿分離式鋪絲機械手靈活性不足的特點,為了提高航空復合材料鋪絲過程的靈活性和避障礙能力,提出一種位姿耦合式冗余鋪絲機械手自運動流形的新算法。由于冗余鋪絲機械手各關節(jié)之間的強耦合性增加了逆解的求解難度,該算法將冗余鋪絲機械手的關節(jié)逆解分解為已知的Paden-Kahan旋量子問題以及由位置關節(jié)組成的特殊旋量子問題,并針對特殊旋量子問題進行求解得到冗余鋪絲機械手全部逆解,這樣相對于位姿分離式解法有效提高了冗余鋪絲機械手逆解的求解效率以及求解直觀性。由于冗余鋪絲機械手的逆解呈現(xiàn)出流形的結(jié)構(gòu),所以根據(jù)冗余鋪絲機械手自運動流形的多維特性,將冗余鋪絲機械手的自運動流形分別映射到位置關節(jié)空間和姿態(tài)關節(jié)空間得到其三維仿真曲線。由于冗余鋪絲機械手逆解流形中的優(yōu)化流形在實際控制中更具應用價值,所以在鋪絲機械手末端執(zhí)行器沿芯模軌跡運動速度平穩(wěn)的前提下為了使機械手各關節(jié)速度變化最小,提出以冗余鋪絲機械手關節(jié)速度組成的約束泛函為目標得到相應的運動學優(yōu)化流形,并為后續(xù)的最優(yōu)控制奠定了基礎。最后以某型號飛機S形進氣道為例驗證了所提方法的可行性。
[Abstract]:In order to improve the flexibility and obstacle avoidance ability of the traditional position and pose separated wire laying manipulator, a new self-moving manifold algorithm for the position and pose coupling redundant laying manipulator is proposed in order to improve the flexibility and obstacle avoidance ability of the composite wire laying process. Because of the strong coupling between the joints of the redundant filament-laying manipulator, the inverse solution is difficult to solve, so the inverse solution of the redundant filament-laying manipulator is decomposed into the known Paden-Kahan spin quantum problem and the special rotatory quantum problem composed of the position joints. The inverse solution of redundant wire-laying manipulator is obtained by solving the special spin quantum problem, which improves the efficiency and intuitiveness of solving the inverse solution of the redundant wire-laying manipulator effectively compared with the position and pose separation method. Since the inverse solution of the redundant wire laying manipulator presents the structure of manifold, according to the multidimensional characteristics of the self-moving manifold of the redundant wire laying manipulator, The self-moving manifold of redundant filament-laying manipulator is mapped to position joint space and attitude joint space respectively to obtain its three-dimensional simulation curve. Because the optimal manifold of the redundant wire laying manipulator is more valuable in practical control, so the end actuator of the manipulator moves smoothly along the core mold trajectory in order to minimize the change of the joint velocity of the manipulator. Based on the constraint functional of the joint velocity of the redundant wire-laying manipulator, the corresponding kinematics optimization manifold is proposed, which lays the foundation for the subsequent optimal control. Finally, the feasibility of the proposed method is verified by taking the S-shaped inlet of a certain type of aircraft as an example.
【作者單位】： 南京航空航天大學機電學院;
【基金】：國家自然科學基金(51175261) 國家“973”計劃(2014CB046501) 高等學校博士學科點專項科研基金(20123218110020)~~
【分類號】：TP241

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本文編號：2294406