【技术实现步骤摘要】
一种考虑关节摩擦的并联机构轨迹规划方法
[0001]本专利技术属于机器人轨迹规划
，具体涉及一种基于改进优化算法以及关节摩擦模型对并联机构进行轨迹规划的方法。
技术介绍
[0002]随着科技的进步和革新，机器人技术成为了行业中生产力和生产水平的标准，它是机器发展的成果，是一个国家自动化水平、生产力水平的重要标志之一。高精密对位技术作为目前机器人
中具有显著代表性的高尖端技术。高精密对位技术集成了精密机械、电子、伺服驱动、运动控制、智能通讯、图像处理等技术，涉及了诸多学科的交叉和融合，具有很高的理论研究和实际应用价值。
[0003]国内外研究从并联机构的运动链布局入手，对平台的运动性能、运动控制及误差分析进行深入研究。由于并联机构具有非线性、强耦合、多输入、多输出等特点，从控制系统软件以及硬件入手，提高系统的鲁棒性、智能化、自适应性和控制精度。然而，大多研究针对提高对位平台的对位精度研究，针对并联平台的轨迹规划以及关节摩擦引起的精度误差较少。在并联平台长时间的运动过程中，较大的负载造成的关节摩擦会引起机械结...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑关节摩擦的并联机构轨迹规划方法，其特征在于通过改进粒子群算法以及关节摩擦模型和时间最优的来综合优化目标，实现轨迹规划最大程度降低机械结构的磨损以及运行过程中的能耗，具体包括以下步骤：步骤1、搭建具有冗余支链的3
‑
PPR并联平台；步骤2、对3
‑
PPR并联平台建立运动学方程，并建立并联平台的关节摩擦模型；步骤3、基于关节摩擦模型对并联平台的运动轨迹进行优化。2.根据权利要求1所述的一种考虑关节摩擦的并联机构轨迹规划方法，其特征在于步骤1所述的搭建具有冗余支链的3
‑
PPR并联平台，具体实现如下：3
‑
PPR并联机器人由动平台和定平台以及连接动平台和定平台的4条支链组成，4条支链组中设置有1条支链为冗余支链；每条支链由下往上分别为移动副P1、移动副P2、转动副R，机构动力输入端为其余3条支链的移动副P1；各支链按等边矩形布置。3.根据权利要求1或2所述的一种考虑关节摩擦的并联机构轨迹规划方法，其特征在于步骤2所述的建立并联平台的关节摩擦模型，具体实现如下：2
‑
1.通过齐次坐标变换方法构建具有冗余支链的3
‑
PPR并联平台的正、逆运动学方程；2
‑
2.基于滑块与动平台之间的位置关系和库伦
‑
粘性摩擦模型，建立并联平台的关节摩擦模型，并以能量形式表征其在运动过程中的损耗。4.根据权利要求3所述的一种考虑关节摩擦的并联机构轨迹规划方法，其特征在于步骤2
‑
1具体实现如下：2
‑1‑
1.以定平台平面支链形成的矩形中心O0为原点建立定坐标系O0‑
X0Y0Z0，动平台的几何中心点O1为原点建立动坐标系O1‑
X1Y1Z1；根据并联平台的空间约束，确定滑块中心点M
i
、N
i
在定坐标系的坐标以及转动副旋转中心L
i
在动坐标系中的位置坐标，根据动坐标系中任一位置向量T
p
与定坐标系的映射关系，得到转动副旋转中心L
i
相对于定坐标系的位置矢量L
io
；L
io
＝Rot
·
T
p
+P(1)其中，Rot为动平台相对于定平台的姿态矩阵，P＝[x,y,z]
T
表示动坐标系相对于定坐标系的位置矢量；2
‑1‑
2.计算滑块中心点M
i
、N
i
到转动副旋转中心L
i
的位置矢量2
‑1‑
3.由于3
‑
PPR并联平台的特殊性，转动副旋转中心L1、L2在x0轴方向与滑块中心点M1、M2位移量相同，转动副旋转中心L1、L2在y0轴方向与滑块中心点N1、N2位移量相同，转动副旋转中心L3、L4在x0轴方向与滑块中心点N3、N4位移量相同，转动副旋转中心L3、L4在y0轴方向与滑块中心点M3、M4位移量相同；设下滑块中心点M1、M2在y0方向上的位移为S1、S2，下滑块中心点M3、M4的x0方向上的位移为S3、S4，上滑块中心点N1、N2的x0方向上的位移为S5、S6，上滑块中心点N3、N4的y0方向上的位移为S7、S8，则根据以及能够得到各个滑块相对于动平台的位置关系：S
k
＝f
k
(x,y,θ)k＝1,2,...,8(2)其中，x表示动平台相对于定坐标系在x0轴方向的偏移量，y表示动平台相对于定坐标系在y0轴方向的偏移量，θ表示动平台相对于定坐标系绕z0轴正方向旋转的偏移量；f
k
(x,y,θ)表示各个滑块相对于动平台的位置的函数关系。
5.根据权利要求4所述的一种考虑关节摩擦的并联机构轨迹规划方法，其特征在于步骤2
‑
2具体实现如下：2
‑2‑
1.对于支链关节的库伦摩擦，移动副P1和移动副P2受到的正压力分别为f
n1
和f
n2
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