[发明专利]圆钢端面贴标混联机器人结构拓扑方法

权利要求书

1.一种针对圆钢端面自动贴标混联机器人进行拓扑结构分析的方法，其特征在于包含如下步骤：

第1步，通过分析圆钢端面贴标工艺，圆钢端面自动贴标混联机器人需要空间三维移动输出、取标贴标的一维转动输出以及保证标签与圆钢端面垂直贴合的一维转动输出，即需要三维移动输出以及二维转动输出，贴标混联机构的运动输出特性矩阵M_H为[t³ r²]^T，并联部分与基座相连实现三维移动输出，并联机构的运动输出特性矩阵M_pa为[t³ r⁰]^T，串联部分与末端执行器相连实现三维转动输出，串联机构的运动输出特性矩阵M_S为[t⁰ r²]^T；

第2步，根据并联机构运动输出特性矩阵M_pa= [t³ r⁰]^T构造并联机构支路结构类型，假定相邻两运动副的轴线相互垂直或平行，为简化分析，构造支链只考虑P副（移动副）和R副（转动副），3T0R并联机构支路结构类型包括：-P-P-P-，-R-P-P-P-（-C-P-P-），-R∥R-P-P-（-R∥C-P-），-R∥R∥R-P-（-R∥R∥C-），-R-R-P-P-P-，-R∥R-R-P-P-（-R∥C⊥C-），-R∥R-P-R∥R-（-R∥R⊥R∥C-），-R∥R∥R-R-P-（-C∥R∥R⊥R-），-R-R∥R∥R∥R-，-R∥R-R∥R∥R-，将以上得到的支路运动链中的一个从动P副用一个由4个R副组成的平面平行四边形结构（用P^4R表示）替换，则可得到含有平面闭合回路的支路运动链，含有两个从动P副的支路中存在两个从动移动副，构成运动链的分支结构运动性能差，所以实际应用中这类机构并不实用剔除候选，根据贴标工作实用性确定候选组合方案为：3-{-R∥R∥R-P^4R-}，3-{-R∥R-P^4R-∥R∥R-}，3-{-R-R∥R∥R∥R-}；

第3步，确定支路在两平台之间装配的几何条件，3条支路在动平台装配的几何条件为：3个P副的轴线空间交叉，3条支路在静平台装配的几何条件为：第1条和第2条支路在静平台的两个R副的轴线互不平行、第3条支路不平行于前两个转动副的平面，根据并联机构自由度公式检验自由度；

第4步，根据消极运动副判定准则判定消极运动副，即：对活动度大于0的并联机构，若将某运动副刚化，得到的原机构的转化机构，若两者活动度相等，则该运动副为消极运动副，否则，该运动副存在相对运动，根据主动副判定准则判定主动副，即：对活动度为F的机构，选定F个运动副并刚化之，若刚化后机构的活动度为0，则选定的F个运动副可同时为主动副，否则，不能同时为主动副；

第5步，根据基本运动链判定准则进行基本运动链判定，根据耦合度公式计算耦合度，根据活动度判定准则进行活动度判定，根据拓扑结构的解耦原理判断机构运动输入-输出解耦性；

第6步，根据串联部分的运动特性矩阵M_S = [t⁰ r²]^T以及串联机构方位特征方程的运算规则，构造串联机构，选择两个转动副轴线垂直的R副构成串联机构；

第7步，将串联机构与并联机构串接构成贴标混联机器人，机器人侧置式布置，摄像机固定在并联机构的动平台上。