针对连续型机械臂逆运动学难以求解问题,这里研究了一种面向线驱动三段九自由度连续型机械臂的逆运动学求解方法,利用分段常曲率的方法建立连续型机械臂的运动学模型,在此模型基础上提出了能够有效求解连续型机械臂逆运动学的算法。通过文中提出的逆运动学算法,能够在连续型机械臂的工作空间内实现点对点的逆运动学快速求解,从而实现连续型机械臂在空间指定轨迹的运动。最后,利用连续型机械臂直线运动仿真和圆弧运动仿真验证了所提算法的有效性,算法能够实现连续型机械臂在工作空间中的逆运动学求解。

针对空间机械臂碰撞过程中产生的冲击和破坏问题,提出一种能被动适应碰撞且能保证操作精度的可变刚度丝驱动连续型机械臂。在以超弹镍钛合金丝为支撑脊椎和驱动部件的基础结构上,设计了一种利用温控记忆合金改变关节内摩擦力的变刚度方法。通过运动学分析得到机械臂驱动空间、构型空间和工作空间之间的坐标映射及速度雅克比矩阵,并结合末端位置反馈设计了一个稳定的闭环运动控制器。在检测丝驱动力的基础上提出了一种碰撞识别方法和相应的变刚度控制策略。运动控制和变刚度控制的实验结果表明该连续型机械臂具有良好的运动控制精度和刚度调节能力。

面向复杂空间环境的需求,设计了一种新型线驱动连续型机械臂。基于几何分析方法提出了一种简单的线驱动连续型机械臂建模方法,分析了单级柔性关节的关节空间、驱动空间和操作空间之间的运动学映射关系,给出了三级柔性关节的解耦运动学算法,利用改进的蒙特卡洛法描述其工作空间,并用Matlab对机械臂进行运动学仿真,通过对原理样机的实验研究验证了运动学算法的正确性,同时展示了机械臂良好的弯曲能力。