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清华大学学报(自然科学版)  2021, Vol. 61 Issue (3): 183-192    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2020.26.027
  索驱动机器人 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
索驱动TBot及Delta高速并联机器人的性能对比分析
彭发忠1, 段金昊1, 邵珠峰1, 张兆坤1, 王道明2
1. 清华大学 机械工程系, 摩擦学国家重点实验室, 精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室, 北京 100084;
2. 合肥工业大学 机械工程学院, 合肥 230009
Comparisons of a TBot high-speed cable-driven parallel robot with a classical Delta parallel robot
PENG Fazhong1, DUAN Jinhao1, SHAO Zhufeng1, ZHANG Zhaokun1, WANG Daoming2
1. Beijing Key Laboratory of Precision/Ultra-Precision Manufacturing Equipments and Control, State Key Laboratory of Tribology, Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
全文: PDF(7697 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 相较于串联机器人,并联机器人凭借刚度高、动态特性好和结构紧凑等构型优点,在高速分拣领域逐渐获得广泛应用。索驱动并联机器人采用索驱动代替刚性支链,使机器人结构得到有效简化,实现了大幅轻量化,有助于提升其动态特性,降低成本和功耗。该文设计了采用内部支链张紧的新型索驱动高速并联机器人TBot,该机器人与Delta并联机器人均面向高速分拣工况,可实现三维高速平动和绕动平台所在平面法向的单自由度转动。通过对比分析两者的差异,有助于明确索驱动和刚性并联机构的特性,定位亟待解决的关键技术,推动两者的研究和工业应用。在对Delta和TBot机器人进行运动学和动力学建模的基础上,仿真分析了给定“门”字轨迹下的运动学和动力学特性。仿真结果表明: TBot机器人具有机构简洁、能耗低、可达空间大等优势,具有较大的发展潜力。
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彭发忠
段金昊
邵珠峰
张兆坤
王道明
关键词 高速机器人并联机构索驱动运动学动力学    
Abstract:Parallel robots provide better stiffness, better dynamics and more compact structures than serial robots, so they are widely used in high-speed sorting. The rigid limbs in previous robot designs are replaced with cables to simplify and lighten cable-drive parallel robots (CDPR). This paper describes a high-speed CDPR tensioned by a rigid rod and a spring. The robot can execute the SCARA movement in the same way as the classical Delta parallel robot. Comparisons of these two robots show the key design issues for industrial applications of these robots. Kinematic and dynamic models are used to analyse the robot performance for typical trajectories. The results show that this cable driven robot has a simple structure, low energy consumption, large reachable workspace, and great development potential.
Key wordshigh-speed robots    parallel mechanisms    cable-driven    kinematics    dynamics
收稿日期: 2020-06-04      出版日期: 2021-03-06
基金资助:邵珠峰,副教授,E-mail:shaozf@tsinghua.edu.cn
引用本文:   
彭发忠, 段金昊, 邵珠峰, 张兆坤, 王道明. 索驱动TBot及Delta高速并联机器人的性能对比分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(3): 183-192.
PENG Fazhong, DUAN Jinhao, SHAO Zhufeng, ZHANG Zhaokun, WANG Daoming. Comparisons of a TBot high-speed cable-driven parallel robot with a classical Delta parallel robot. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2021, 61(3): 183-192.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2020.26.027  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2021/V61/I3/183
  
  
  
  
  
  
  
  
  
[1] MERLET J P. Parallel robots[M]. Netherlands:Springer, 2006.
[2] KONG X, GOSSELIN C. Type synthesis of parallel mechanisms[M]. Berlin Heidelberg:Springer, 2007.
[3] BEHI F. Kinematic analysis for a six-degree-of-freedom 3-PRPS parallel mechanism[J]. IEEE Journal on Robotics and Automation, 1998, 4(5):561-565.
[4] HUANG T, MEI J P, LI Z X, et al. A method for estimating servomotor parameters of a parallel robot for rapid pick-and-place operations[J]. Journal of Mechanical Design, 2005, 127(4):596-601.
[5] CLAVEL R. DELTA, a fast robot with parallel geometry[C]//Proceedings of 18th International Symposium on Industrial Robots. New York, USA:Springer-Verlag, 1988.
[6] 吴秀平, 梅江平. 基于Diamond机械手的大批量、多类型电池自动分选装备建模于仿真[J]. 机械设计, 2008, 25(7):26-27.WU X P, MEI J P. Modeling and simulation on automatic sorting equipment for large quantity and multi-typed batteries based on Diamond manipulator[J]. Journal of Machine Design, 2008, 25(7):26-27. (in Chinese)
[7] COMPANY O, MARQUET F, PIERROT F. A new high-speed 4-DOF parallel robot synthesis and modeling issues[J]. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 2003, 19(3):411-420.
[8] NABAT V, DE LA RODRIGUEZ M, COMPANY O, et al. Part 4:Very high speed parallel robot for pick-and-place[C]//IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Edmonton, Canada:IEEE, 2005.
[9] XIE F G, LIU X, ZHOU Y H. A parallel robot with scara motions and its kinematic issues[C]//Proceedings of the 3rd IFToMM International Symposium on Robotics and Mechatronics. Singapore, 2013:53-62.
[10] MO J, SHAO Z F, GUAN L W, et al. Dynamic performance analysis of the X4 high-speed pick-and-place parallel robot[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2017, 46:48-57.
[11] GOSSELIN C. Cable-driven parallel mechanisms:State of the art and perspectives[J]. Mechanical Engineering Reviews, 2014, 1(1):DSM0004.
[12] BEHZADIPOUR S, KHAJEPOUR A. Time-optimal trajectory planning in cable-based manipulators[J]. IEEE Transactions on Robotics, 2006, 22(3):559-563.
[13] ZHANG Z K, SHAO Z F, WANG L P. Optimization and implementation of a high-speed 3-DOFs translational cable-driven parallel robot[J]. Mechanism and Machine Theory, 2020, 145:103693.
[14] ZHANG Z K, SHAO Z F, WANG L P, et al. Optimal design of a high-speed pick-and-place cable-driven parallel robot[M]//GOSSELIN C, CARDOU P, BRUCKMANN T, et al. Cable-Driven Parallel Robots. Cham:Springer, 2018.
[15] LARIBI M A, ROMDHANE L, ZEGHLOUL S. Analysis and dimensional synthesis of the DELTA robot for a prescribed workspace[J]. Mechanism and Machine Theory, 2007, 42(7):859-870.
[1] 向晟, 刘奇磊, 张磊, 都健. 基于反应动力学的计算机辅助碳捕集有机胺溶剂设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(3): 520-527.
[2] 李建, 王生海, 刘将, 高钰富, 韩广冬, 孙玉清. 绳驱动船舱清洗机器人动力学建模及鲁棒控制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(3): 562-577.
[3] 罗荣康, 俞志豪, 吴佩宝, 侯之超. 内悬置电动轮的柔性联轴器动力学性能分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(1): 25-32.
[4] 严泽凡, 刘荣正, 刘兵, 邵友林, 刘马林. SiC纳米包覆颗粒烧结行为的分子动力学模拟[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(8): 1297-1308.
[5] 付雯, 温浩, 黄俊珲, 孙镔轩, 陈嘉杰, 陈武, 冯跃, 段星光. 基于非线性动力学模型补偿的水下机械臂自适应滑模控制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(7): 1068-1077.
[6] 吴悠, 杨明, 杨斌. 航空煤油反应动力学模型的发展现状和挑战[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(4): 521-545.
[7] 李东兴, 侯森浩, 孙海宁, 黎帆, 唐晓强. 航天降落伞撕裂带测试装置及其动态索力响应特性[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 294-301.
[8] 江海龙, 王晓光, 王家骏, 柳汀, 林麒. 全模颤振四绳支撑系统运动特性与稳定性[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(11): 1856-1867.
[9] 刘跃, 索双富, 郭飞, 黄民, 孙巍伟, 谭博韬, 黄首清, 李芳勇. 航天器多层隔热组件薄膜受力均匀性[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(11): 1868-1877.
[10] 吴青建, 吴宏宇, 江智宏, 杨运强, 阎绍泽, 谭莉杰. 面向水下定点探测的水下滑翔机控制参数优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(1): 62-70.
[11] 李政清, 侯森浩, 韦金昊, 唐晓强. 面向仓储物流的平面索并联机器人视觉自标定方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(9): 1508-1515.
[12] 刘鹏, 乔心州. 大跨度完全约束空间3-DOF柔索驱动并联机器人稳定性灵敏度研究[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(9): 1548-1558.
[13] 王煜天, 张瑞杰, 吴军, 汪劲松. 移动式混联喷涂机器人的动力学性能波动评价[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(5): 971-977.
[14] 杨斌, 刘仲铠, 林柯利, 廖万雄, 王乔. 面向碳中和与先进动力的燃烧反应动力学研究方法进展[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(4): 663-677.
[15] 李振山, 蔡宁生. 气固反应动力学速率方程理论[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(4): 704-721.
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