第14卷第2期 智能系统学报 Vol.14 No.2 2019年3月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Mar.2019 D0:10.11992/tis.201806044 网络出版地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20181214.1001.004html 协作机器人的构型分析研究 田勇2，王洪光'，潘新安，胡明伟2 (1,中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁沈阳110016,2.中国科学院大学，北京 100049) 摘要：针对协作机器人的构型分析研究，得出了偏置是影响机器人构型的一个重要因素。首先，对现有典型 协作机器人的构型进行分析，通过构型间的内在联系与演化过程得到构型之间的差异。然后利用构型之间的 差异引出了偏置的定义，并通过偏置对关节运动范围的影响将其分为S型偏置和Y型偏置。最后以全局性能 指标、工作空间体积指标和灵活工作空间指标为性能评价标准，对iwa、Sawyer、.Yumi三种典型构型的性能进 行了仿真。通过对比分析可知.偏置的存在使构型的全局性能和工作空间体积性能降低，但对灵活工作空间性 能有提高作用。结果表明偏置是影响机器人性能的重要因素，该分析研究为协作机器人的构型设计提供了理 论依据。 关键词：协作机器人；构型；演化：偏置；性能指标 中图分类号：TP241文献标志码：A文章编号：1673-4785(2019)02-0217-07 中文引用格式：田勇，王洪光，潘新安，等.协作机器人的构型分析研究.智能系统学报，2019,14(2)：217-223. 英文引用格式：TIAN Yong,WANG Hongguang,.PAN Xinan,etal.Research on configuration analysis of collaborative robotsJ. CAAI transactions on intelligent systems,2019,14(2):217-223. Research on configuration analysis of collaborative robots TIAN Yong'2,WANG Hongguang',PAN Xinan',HU Mingwei'2 (1.State Key Laboratory of Robotics,Shenyang Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016;2.Uni- versity of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049) Abstract:In this study.by analyzing the configurations of collaborative robots,it is concluded that offset is an import- ant factor affecting the configuration.First,the configurations of existing typical collaborative robots were analyzed to obtain the difference of configurations through the evolutionary process between the configurations.Then,the offset was defined using the difference between configurations and was divided into S-type and Y-type according to the influence on the range of motion of the joint.Finally,the global performance index,the workspace volume index,and the flexible workspace index were used as performance evaluation criteria to simulate the performance of collaborative robots, namely iiwa,Sawyer,and Yumi.Through comparative analysis,it was seen that the existence of offset reduced the glob- al performance of configuration and the volumetric performance of workspace,but improved the performance of flex- ible workspace.The results show that offset is an important factor influencing robot performance.This analysis provides a theoretical basis for the configuration design of collaborative robots. Keywords:collaborative robots;configuration:evolutionary;offset;performance Index 近年来随着市场的需求从大批量、单一模式求不仅仅局限于重复性的作业任务，对成本和收 向小批量、多样化方向的转变，企业对机器的要 益效率要求有了很大的提高，希望机器人能够在 多项工作任务中快速的转化，这就要求机器人编 收稿日期：2018-06-25.网络出版日期：2018-12-18. 基金项目：国家自然科学基金项目(51405482)：中国科学院重 程简单，易于使用。因此，协作机器人逐渐受到 点部署项目(KGZD-EW-608-I):机器人学国家重点 实验室自主课题(2014Z09). 世界各国的重视。根据ISO10218-2中的定义，协 通信作者：王洪光.E-mail:hgwang@sia.cn. 作机器人是指能够在指定的协作区域内与人进行DOI: 10.11992/tis.201806044 网络出版地址: http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20181214.1001.004.html 协作机器人的构型分析研究 田勇1,2，王洪光1 ，潘新安1 ，胡明伟1,2 （1. 中国科学院 沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳 110016; 2. 中国科学院大学，北京 100049） 摘 要：针对协作机器人的构型分析研究，得出了偏置是影响机器人构型的一个重要因素。首先，对现有典型 协作机器人的构型进行分析，通过构型间的内在联系与演化过程得到构型之间的差异。然后利用构型之间的 差异引出了偏置的定义，并通过偏置对关节运动范围的影响将其分为 S 型偏置和 Y 型偏置。最后以全局性能 指标、工作空间体积指标和灵活工作空间指标为性能评价标准，对 iiwa、Sawyer、Yumi 三种典型构型的性能进 行了仿真。通过对比分析可知，偏置的存在使构型的全局性能和工作空间体积性能降低，但对灵活工作空间性 能有提高作用。结果表明偏置是影响机器人性能的重要因素，该分析研究为协作机器人的构型设计提供了理 论依据。 关键词：协作机器人；构型；演化；偏置；性能指标 中图分类号：TP241 文献标志码：A 文章编号：1673−4785(2019)02−0217−07 中文引用格式：田勇, 王洪光, 潘新安, 等. 协作机器人的构型分析研究[J]. 智能系统学报, 2019, 14(2): 217–223. 英文引用格式：TIAN Yong, WANG Hongguang, PAN Xinan, et al. Research on configuration analysis of collaborative robots[J]. CAAI transactions on intelligent systems, 2019, 14(2): 217–223. Research on configuration analysis of collaborative robots TIAN Yong1,2 ，WANG Hongguang1 ，PAN Xinan1 ，HU Mingwei1,2 (1. State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016; 2. Uni￾versity of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049) Abstract: In this study, by analyzing the configurations of collaborative robots, it is concluded that offset is an import￾ant factor affecting the configuration. First, the configurations of existing typical collaborative robots were analyzed to obtain the difference of configurations through the evolutionary process between the configurations. Then, the offset was defined using the difference between configurations and was divided into S-type and Y-type according to the influence on the range of motion of the joint. Finally, the global performance index, the workspace volume index, and the flexible workspace index were used as performance evaluation criteria to simulate the performance of collaborative robots, namely iiwa, Sawyer, and Yumi. Through comparative analysis, it was seen that the existence of offset reduced the glob￾al performance of configuration and the volumetric performance of workspace, but improved the performance of flex￾ible workspace. The results show that offset is an important factor influencing robot performance. This analysis provides a theoretical basis for the configuration design of collaborative robots. Keywords: collaborative robots; configuration; evolutionary; offset; performance Index 近年来随着市场的需求从大批量、单一模式 向小批量、多样化方向的转变，企业对机器的要 求不仅仅局限于重复性的作业任务，对成本和收 益效率要求有了很大的提高，希望机器人能够在 多项工作任务中快速的转化，这就要求机器人编 程简单，易于使用。因此，协作机器人逐渐受到 世界各国的重视。根据 ISO10218-2 中的定义，协 作机器人是指能够在指定的协作区域内与人进行 收稿日期：2018−06−25. 网络出版日期：2018−12−18. 基金项目：国家自然科学基金项目 (51405482)；中国科学院重 点部署项目 (KGZD-EW-608-1)；机器人学国家重点 实验室自主课题 (2014-Z09). 通信作者：王洪光. E-mail：hgwang@sia.cn. 第 14 卷第 2 期 智 能 系 统 学 报 Vol.14 No.2 2019 年 3 月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Mar. 2019