·930· 工程科学学报，第39卷，第6期 量数据主要如下 56.2r (1)测量高压喷头中心点轨迹跟踪曲线，得到机 56.0 一末端位移 ---matlab计算 器人末端在其自身弯曲平面内的运动轨迹和驱动量与 55.8 末端位移之间的关系. 55.6 55,4 驱动量为L,通过滑轮转动角度B与滑轮半径r可 55.2 计算求得，l=Br. 襲50 (2)测量驱动力矩与绳索拉力之间的关系.驱动 54.8 力矩为M,绳索拉力为F,滑轮半径为r,F=M/r 54.6 4.2仿真后处理及分析 54.4 在ADAMS/Postprocesser中对模型进行处理后得 546 20 406080 100 120 驱动轮转角 到初始状态与t=3.5s时的状态如图13所示.由此说 明刚柔混合连续体机器人的运动学模型是正确的. 图16实验结果 Fig.16 Experimental results 对机器人的驱动力与工作端受力进行分析，其中 驱动力选取驱动滑轮处测量受力选取钢丝绳末端节点 由于钢丝绳和装配空有间隙、材料变形等原因， 处测量.机械臂的驱动端和工作端的力矩及力的变化 ADAMS仿真分析结果与matlab数值计算结果有一定 曲线见图14及图15所示. 误差.在末端纵向移动1.9mm过程中最大误差为 0.06mm. 4.3实验分析 为了测试连续机器人的空间弯曲能力和加压喷水 效果.根据本文所推导的单关节运动学正逆解对机器 人进行空间弯曲能力实验 如图17所示单关节机器人可以实现在空间任意 10 方向的2自由度弯曲动作，当多关节联合运动时会实 0 0.51.01.52.02.53.035 现更高的自由度.在加压喷水时可以保持空间位姿， 时间s 实现清洗功能 图14机器人驱动端力矩变化曲线 Fig.14 Torque-variation curve of robot drive end 15 10 5 051.0152.0253.035 时间/s 图15机器人工作端力变化曲线 Fig.15 Force-variation curve of robot working end 从上图可看出在启动阶段有一定死点特性，驱动 力矩较大.这是因为仿真过程中只选取了两根钢丝驱 图17机器人圆弧轨迹与加压喷水实验 动绳，在实际工作中这一情况可以避免.而整体驱动 Fig.17 Robot arc-trajectory and pressurized water spray experiment 过程比较理想. 最后搭建拉线式机器人空间静态位姿测试平台 由图16可得出当弯曲角度为35时弯曲变形及末 Compugauge,在限制单根绳素驱动时对机器人空间弯 端点轨迹图像是正确的. 曲角度进行测量，如图18所示 纵向位移经过计算转换成末端弯曲角度日与仿真 Compugauge测试系统主要用来进行机器人标定 时间的关系.与matlab计算理论值对比. 工作，可以用来测量实际工作中机器人静态点和空间工程科学学报,第 39 卷,第 6 期 量数据主要如下. (1)测量高压喷头中心点轨迹跟踪曲线,得到机 器人末端在其自身弯曲平面内的运动轨迹和驱动量与 末端位移之间的关系. 驱动量为 l,通过滑轮转动角度 茁 与滑轮半径 r 可 计算求得,l = 茁r. (2)测量驱动力矩与绳索拉力之间的关系. 驱动 力矩为 M,绳索拉力为 F,滑轮半径为 r,F = M/ r. 4郾 2 仿真后处理及分析 在 ADAMS / Postprocesser 中对模型进行处理后得 到初始状态与 t = 3郾 5 s 时的状态如图 13 所示. 由此说 明刚柔混合连续体机器人的运动学模型是正确的. 对机器人的驱动力与工作端受力进行分析,其中 驱动力选取驱动滑轮处测量受力选取钢丝绳末端节点 处测量. 机械臂的驱动端和工作端的力矩及力的变化 曲线见图 14 及图 15 所示. 图 14 机器人驱动端力矩变化曲线 Fig. 14 Torque鄄variation curve of robot drive end 图 15 机器人工作端力变化曲线 Fig. 15 Force鄄variation curve of robot working end 从上图可看出在启动阶段有一定死点特性,驱动 力矩较大. 这是因为仿真过程中只选取了两根钢丝驱 动绳,在实际工作中这一情况可以避免. 而整体驱动 过程比较理想. 由图16 可得出当弯曲角度为35毅时弯曲变形及末 端点轨迹图像是正确的. 纵向位移经过计算转换成末端弯曲角度 兹 与仿真 时间的关系. 与 matlab 计算理论值对比. 图 16 实验结果 Fig. 16 Experimental results 由于钢丝绳和装配空有间隙、材料变形等原因, ADAMS 仿真分析结果与 matlab 数值计算结果有一定 误差. 在末端纵向移动 1郾 9 mm 过程中最大误差为 0郾 06 mm. 4郾 3 实验分析 为了测试连续机器人的空间弯曲能力和加压喷水 效果. 根据本文所推导的单关节运动学正逆解对机器 人进行空间弯曲能力实验. 如图 17 所示单关节机器人可以实现在空间任意 方向的 2 自由度弯曲动作,当多关节联合运动时会实 现更高的自由度. 在加压喷水时可以保持空间位姿, 实现清洗功能. 图 17 机器人圆弧轨迹与加压喷水实验 Fig. 17 Robot arc鄄trajectory and pressurized water spray experiment 最后搭建拉线式机器人空间静态位姿测试平台 Compugauge,在限制单根绳索驱动时对机器人空间弯 曲角度进行测量,如图 18 所示. Compugauge 测试系统主要用来进行机器人标定 工作,可以用来测量实际工作中机器人静态点和空间 ·930·