高速高负载并联机器人设计

作     者：孟齐志 谢福贵 刘辛军 袁馨 薛龙 MENG Qizhi;XIE Fugui;LIU Xinjun;YUAN Xin;XUE Long

作者机构：清华大学机械工程系北京100084 清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084 北京石油化工学院北京102617 

出 版 物：《清华大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2022年第62卷第3期

页      面：416-426页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52105026) 中国博士后科学基金项目(2021TQ0176) 清华大学“水木学者”计划(2020SM081) 

主　　题：高速并联机器人 高负载并联机器人 构型综合 闭环支链 性能评价 构型优选 

摘      要：食品和日化等领域存在大载荷桶装或袋装产品的两移动自由度搬运和装箱作业,降低了机器人自由度要求,但在机器人负载能力上提出了新的挑战。如何在构型综合层面实现机器人从无到有?如何在性能评价层面保障机器人从有到优?上述问题是研发高性能高速并联机器人的两大核心难题。该文围绕高速并联机器人的闭环支链优势特征,提出支链间耦合策略,建立了基于耦合策略的线几何图谱化高速并联机器人构型综合方法,实现了闭环支链型高速并联机器人构型设计;针对所设计的功能相同、结构近似的不同机器人构型,基于功率系数概念提出构型优选指标TSI (type selection index),实现了高速并联机器人的构型优选;根据上述研究指导了样机研发,并开展了实验研究与应用验证,测试表明:所研发的TH-UR2并联机器人具备高速高负载品质,在50 kg负载下其标准行程周期可达1.76 s,满足应用需求。