3-TPT并联机器人位置控制的仿真研究

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3-TPT并联机器人是 为了解决钢铁企业钢坯修磨问题而设 计的，它具有 结构简单 ，作 业空间大 ，不存在奇异位形等优点 。为了获得 良好 的钢坯表面质量 ，要求其末端执行器 (砂轮)运动过程 中保持准确的轨迹。本文将 PD加重力补偿控制算法 刮应用到该并联机器人 的位置控制上 ，并考虑外部干扰力的影响，以保证砂轮在修磨过程中具有较高的位置精度 。

1 3-TPT并联机器人的运动学分析3.TPT并联机器人 由运动平 台、固定平台和平行机构及连接 两平 台的三个分 支组成 ，如 图 1所示 。

其中三个分支与运动平台、固定平台相连的铰链为虎克铰，两个虎克铰之间为移动副。三个移动副为机构的三个驱动副 ，由于所加的空间平行机构限制了三个转动 自由度 ，即运动平台在运动 中只能保持平动。该机器人的末端执行器为砂轮。

驱图 1 3-TPT并联机器 人结构原理图该并联机器人的固定平 台和运动平台均 为等边三角形。设其外接圆半径分别为 R和 r，参考坐标系0-XYZ的原点设置于 固定平 台的中心。动坐标 系 P- xyz的原点设置于活动平 台的中心 ，末端执行器设在运动平台三角形的中心，坐标为 P( ，Y，：)。设三根驱动杆长分别为 z ，Z ，f1。运动学逆解为 ：收稿 日期 ：2012-08-l4基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目(5057038)作者简介：章宽爽(1988-)，男，河南南阳人，东北大学机械工程与 自动化学院硕士研究生，研究方向为并联机器人控制技术，(E-mail)zhangkuanshuang### sina.ca。

· 52· 组合机床与自动化加工技术 第 3期lsifl( )lc0s( ) (10)要求位置误差 l 8 I≤0.002mm。仿真参数 ：固定平 台 M 250kg，活动平 台 m。25kg，各驱动杆的结构 完 全 相 同 m 20kg，kddiag(40000，40000，40000)， ：diag(200000，200000，200000)， .i 。仿真时间设为 7s〖虑外力分别为：F 训：[101o0 10]T～F I10 sin( I 10ol叫时的仿真效果 。

误差随时间的变化曲线4 结论本文针对 3-TPT并联机器人在钢坯修磨过程 中对末端执行器位 置有较高的要 求时，提 出了该控制算法。通过选认适的位置和速度增益，以及反馈增益 ，分别在两种不 同形式 的外力情况下仿真 ，各关节都达到了较为精确 的位置 ，为以后进行 3-TPT并联机器人的位置控制打下基矗[