通过最小化执行器力避免奇异性的 2T2R 运动并联运动学机械臂重构
机器人学
2024-01-17 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文旨在开发一种方法，用于重构一个具有四个自由度（DoF）的并联运动学机械臂（PKM），该机械臂设计用于处理受伤膝关节的诊断和康复任务。该 4 自由度机械臂的原始布局在其工作空间内存在 II 类奇异构型。因此，我们提议重构该机械臂，以在典型的康复轨迹中避免此类奇异性（源于 PKM 的前向雅可比矩阵）。我们通过一个最小化问题来实现 PKM 的重构，其中设计变量对应于机器人支链在固定平台和移动平台上的锚点。目标函数依赖于对特定轨迹下执行器所施加力的最小化。该最小化问题考虑了避免 II 类奇异性的约束方程，这保证了特定路径下主动广义坐标的可行性。为评估所提出的概念性策略，我们构建了一个原型，其中通过将锚点位置移动到固定平台和移动平台上钻出的孔中来实现重构。多个研究案例的仿真和实验能够测试该策略的性能。结果表明，该重构策略允许获得具有最小驱动力且无 II 类奇异性的轨迹。
引用
@article{arxiv.2401.08191,
title = {Reconfiguration of a parallel kinematic manipulator with 2T2R motions for avoiding singularities through minimizing actuator forces},
author = {Francisco Valero and Miguel Diaz-Rodriguez and Marina Valles and Antonio Besa and Enrique Bernabeu and Angel Valera},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.08191},
year = {2024}
}