机器人工作空间配置的可靠性规划

第２３卷第２期机械科学与技术Ｖ０１．２３Ｎｏ．２２００４年２月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂｒｕａｒｙ２００４

段齐骏文童编号：１００３－８７２８（２００４）０２一０２００—０３

机器人工作空间配置的可靠性规划

段齐骏

（南京理工大学机械工程学院，南京２１００９４）

摘要：机器人工作空间是机器人远行控制的一个重要指标。本文依据动作可靠性的基本概念，结合机器人动作可靠性评价的基本要求，建立了机器人运动误差分析模型。基于针对机器人工作空间配置的数学描述，给出了机器人工作空间配置的可靠性评价方法与规划策略。运用一个４自由度机器人工作空间规划分析的实例说明，机器人工作空间配置的可靠性规划，是全面完善系统性能的一个有效途径。

关键词：机器人；工作空间；可靠性；规划

中图分类号：ＴＢｌｌ４．３文献标识码：Ａ

ＲｅＵａｂｉｌｉｔｙＰｌａｎｉｎｔｈｅＡｒｎｎｇｅｍｅｎｔｏｆａＲｏｂｏｔ’ｓＷｏｒｋｓｐａｃｅ

ＤＵＡＮＱｉ．ｊｕｎ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｏｒｋｓｐａｃｅｏｆｍｂｏｔｉｓｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｎａｎｔｆａｃｔｏｒ，ｆｏｒｒｏｂｏｔ’ｓｗｏｒｋｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒ０１．Ａｃ－ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｍｏｔｉｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｎａｎａＩｙｓｉｓ

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ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉＶｅｌｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｏｂｏｔ；Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ；Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；Ｐｌａｎ

机器人的工作空间是指机器人末端执行器工具中心点所能到达的空间点的集合。一般而言，臂部的自由度主要用来确定手部及工件（或工具）在空间运动的范围或位置，而腕部的自由度主要是用来调整手部及工件（或工具）在空间的姿态。显然，机器人的工作空间取决于臂部的运动。机器人的工作空间及其在此空间内的运动规划同题，一直是机器人研究的主要问题，研究的出发点涉及机器人运动学、动力学及机器人控制等许多方面。但是，根据系统科学的基本观点，相互联系、相互影响、相互作用的组成部分称作系统结构，系统结构与系统环境决定系统动能¨】，机器人的性能实现必然与其工作环境与工作过程密切相关。从这个角度出发，机器人在其工作空间的运动规划问题，应在针对机器人系统及其隶属的复杂系统等多个层面上展开。

机器人系统的动作可靠性是机器人性能的一个重要指标，根据可靠性的基本概念，机器人动作可靠度的定义：机器人在规定的工作时间及规定的使用条件下，准确、及时并协

收稿日期：２００２一０４—０３

作者简介：段齐骏（１９６４一）。女（汉）。江苏。副教授，博士

Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｙｌｄｕ¨＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ调地完成规定功能的能力。当用概率来描述这种能力时，则称为可靠度。显然，规定的使用条件包括工作空间及工作空间的环境因素，比如温度、粉尘等。由此，可以肯定，机器人的动作可靠性不仅与机器人本身的结构、控制与工作方式有关，还与机器人工作空间配置的合理性有相当大的关系。基于提高或者保障系统可靠性的目的，本文试图就机器人工作空间的合理配置，提出进行可靠性规划的方法。

１机器人动作可靠性评价的基本要求

从系统的角度看，机器

人一般服务于一个复杂系

统，它本身与系统的监控子

系统有着频繁的信息交流，

它的运动控制流程见图ｌ。图ｌ机器人运动控制因此机器人的位姿特性

可以通过伺服系统进行修正，也就是说无论指令所给出的要求是怎样的，只要指令所提出的要求在机器人的工作空间内或者与机器人的设计要求没有冲突，最终机器人总能

完成指令（动作要求），排除因设备故障所带来的动作失

机器人工作空间配置的可靠性规划

作者：段齐骏

作者单位：南京理工大学,机械工程学院,南京,210094

刊名：

机械科学与技术

英文刊名：MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY

年，卷(期)：2004,23(2)

被引用次数：1次

1.中山大学数学力学系概率论及数理统计 1980

2.段齐骏;黄德耕;李士楠机器人工作空间与包容空间的图解法[期刊论文]-南京理工大学学报(自然科学版) 1996(04)

3.于景元系统科学与软科学.系统科学与工程研究 2000

1.胡磊.刘文勇.王豫.栾胜骨科机器人空间设计方法研究[期刊论文]-机器人 2006(4)

本文链接：/Periodical_jxkxyjs200402022.aspx