[发明专利]一种绳索牵引并联机器人重构规划方法

权利要求书

1.一种绳索牵引并联机器人重构规划方法，其特征在于，包括：

步骤1，设定待重构规划的绳索牵引并联机器人的坐标系和参数，根据设定的坐标系和参数分别建立绳索牵引并联机器人的动平台的动力学方程和单个绳索引出装置的动力学方程；

步骤2，根据所述绳索牵引并联机器人的参数，建立与该绳索牵引并联机器人的力可行工作空间对应的数学模型；

步骤3，规划动平台轨迹并离散为动平台路径点集合，结合力可行工作空间对应的数学模型确定所述绳索牵引并联机器人的当前构型的力可行工作空间与动平台路径的关系，根据力可行工作空间对应的所述数学模型判断当前构型的力可行工作空间是否完全包含动平台路径，若是，则确定不需要调整构型，结束规划；若否，则确定触发重构，执行步骤4；

步骤4，判断所述绳索牵引并联机器人是否有最优构型，若是，则规划结束；若否，则执行步骤5；

步骤5，设置连续重构中使移动的绳索引出点数目最少的目标函数，求解出所述绳索牵引并联机器人在连续重构中的绳索引出点位置序列，即完成对所述绳索牵引并联机器人的重构规划。

2.根据权利要求1所述的绳索牵引并联机器人重构规划方法，其特征在于，所述步骤1中，按以下方式设定重构规划的绳索牵引并联机器人的坐标系和参数，根据设定的坐标系和参数分别建立绳索牵引并联机器人的动平台的动力学方程和单个绳索引出装置的动力学方程，包括：

设定待重构规划的绳索牵引并联机器人的全局坐标系的原点位于该绳索牵引并联机器人的固定框架的地面上，将所述绳索牵引并联机器人的绳索引出点的位置向量用表示，，为绳索引出点的个数，也为绳索的个数，所述绳索牵引并联机器人的动平台位置向量用表示，所述绳索牵引并联机器人的绳索的方向向量为，建立所述绳索牵引并联机器人的动平台的动力学方程和单个绳索引出装置的动力学方程；

所述动平台的动力学方程为：（1）；

所述式（1）中，为所述绳索牵引并联机器人对应的结构矩阵，；为所述绳索牵引并联机器人的绳索拉力向量；为所述绳索牵引并联机器人的动平台质量；为所述绳索牵引并联机器人的动平台加速度；，为重力加速度；

所述单个绳索引出装置的动力学方程为：（2）；

所述式（2）中，为所述绳索牵引并联机器人的绳索引出装置的轴向驱动力；为所述绳索牵引并联机器人的绳索拉力；；为所述绳索牵引并联机器人的绳索引出装置的重量；为重力加速度；为所述绳索牵引并联机器人的绳索引出装置的加速度。

3.根据权利要求2所述的绳索牵引并联机器人重构规划方法，其特征在于，所述步骤2中，建立的数学模型为：

（3）；

所述式（3）中，为所述绳索牵引并联机器人对应的结构矩阵，；为所述绳索牵引并联机器人的绳索拉力向量；为所述绳索牵引并联机器人的动平台所受合外力；为所述绳索拉力向量的下限，其分量都设置为10N；为所述绳索拉力向量的上限，其分量都设置为200N。

4.根据权利要求3所述的绳索牵引并联机器人重构规划方法，其特征在于，所述步骤3中，按以下方式规划动平台轨迹并离散为动平台路径，结合力可行工作空间对应的数学模型确定所述绳索牵引并联机器人当前构型的力可行工作空间与动平台路径的关系，包括：

在时间内采用轨迹规划算法规划动平台路径得到轨迹 ，，将所述轨迹 ， 根据给定时间步长离散化为动平台路径点集合，，为的整数倍；

将力可行工作空间对应的所述数学模型式（3）采用移动超平面法转化为不等式：（4）；

所述式（4）中，矩阵和向量通过移动超平面法根据所述绳索牵引并联机器人对应的结构矩阵、绳索拉力向量的上限、绳索拉力向量的下限获得；

按以下方式根据力可行工作空间对应的所述数学模型判断所述绳索牵引并联机器人当前构型的力可行工作空间是否完全包含动平台路径，包括：

判断动平台路径点集合中每一个路径点是否都满足所述不等式（4），如果满足，则确定所述绳索牵引并联机器人当前构型的力可行工作空间完全包含动平台路径，不需要调整构型；如果不满足，则确定所述绳索牵引并联机器人当前构型的力可行工作空间不能完全包含动平台路径，则触发重构。