针对冗余机械臂末端轨迹跟踪与避障运动冲突情况,提出一种考虑任务优先级的超冗余机械臂避障轨迹优化方法。采用雅克比矩阵对不同的任务约束实施优先级排序划分,能够保证任务的精度。构建出7自由度机械臂结构模型,利用超冗余自由度避开障碍物,发挥其运动特性,并引入臂平面和避障面,通过虚拟排斥力推导零空间运动方程。将避障空间缩小至一维空间内,运算超冗余机器臂的运动学逆解。依据逆动力学控制方法获得障碍与机械臂间最小距离值的变化,采用任务优先级转化的避障算法实现超冗余机械臂避障轨迹优化。对比实验结果表明所提方法能够防止冲突现象发生,关节变化角度的实际值与期望值基本重合,机器人手臂与障碍物之间的平均距离维持在(0.2~0.3)m之间,完成机械臂避障轨迹优化。

为解决传统机械臂难以在非结构化的狭窄空间中进行探测、维修、清理等作业的问题,设计一款绳驱超冗余机械臂并进行力学分析。该机械臂整体由驱动部分与机械臂组成,在机械臂根部加装一段可伸缩杆,使它可在水平方向移动;并在每个连杆内部都加装滑轮,减少绳索与连杆的摩擦。通过ADAMS分析关节与绳索的瞬态受力情况,通过力矩平衡方法对绳索进行静力学理论分析,计算出各个关节在任意角度时绳索受力情况,验证仿真结果。利用ANSYS Workbench对受力最大的关节进行强度校核,验证其应力符合材料强度要求。