冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制

劉曉飛,姚建濤,趙永生+

(1.燕山大學(xué) 先進鍛壓成形技術(shù)與科學(xué)教育部重點實驗室，河北 秦皇島 066004;2.燕山大學(xué) 河北省并聯(lián)機器人與機電系統(tǒng)實驗室，河北 秦皇島 066004)

0 引言

冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)與傳統(tǒng)非冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的區(qū)別在于，其驅(qū)動數(shù)目大于機構(gòu)自由度數(shù)目。冗余驅(qū)動可以降低傳統(tǒng)并聯(lián)機構(gòu)的奇異位形，增加有效工作空間[1-3]，并改善機構(gòu)動力學(xué)特性[4-6]。此外，通過優(yōu)化驅(qū)動力分配，冗余驅(qū)動可以有效提高剛度、增加承載力[7-8]、消除關(guān)節(jié)間隙[8-10]等。

雖然冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)具有很多優(yōu)點，但要充分發(fā)揮這些優(yōu)勢，還要依賴于控制方法的實現(xiàn)。對于冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的控制問題，國內(nèi)外相關(guān)研究較多。Ganovski等[11]基于分段控制的方法對平面冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)進行了控制，并采用計算力矩方法，基于機構(gòu)動平臺的加速度反饋設(shè)計了閉環(huán)控制器。Chakarove[12]基于冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的剛度模型，提出一種剛度控制策略，可以實現(xiàn)冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)特定方向上的柔度控制。李澤湘等[13]針對平面3自由度冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的控制問題，引入串聯(lián)機構(gòu)的控制方法，包括關(guān)節(jié)空間比例微分(PD)控制、增廣PD控制、廣義坐標(biāo)PD控制和計算力矩控制，并對這4種控制方法進行了對比分析。叢爽等[14-16]針對平面2自由度冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計了自適應(yīng)計算力矩控制、工作空間協(xié)調(diào)運動控制和魯棒非線性控制3種控制方法。劉辛軍等[17-18]采用滑?？刂品椒▽ζ矫?自由度冗余驅(qū)動機構(gòu)進行了控制。Müller等[19]提出一種基于冗余坐標(biāo)系計算力矩控制和增廣PD控制策略。Lamaury等[20]基于關(guān)節(jié)空間的雙環(huán)反饋對6自由度的冗余驅(qū)動繩索機構(gòu)進行了控制。Bennehar等[21]將自適應(yīng)反饋、PD反饋和補償算法相結(jié)合，設(shè)計了修正補償自適應(yīng)控制算法。陳五一等[22]基于魯棒軌跡跟蹤控制模型和目標(biāo)阻抗控制模型實現(xiàn)了冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的柔順性控制。由于冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的驅(qū)動數(shù)目大于機構(gòu)自由度，只需選擇適當(dāng)數(shù)量的驅(qū)動關(guān)節(jié)用于控制機構(gòu)運動軌跡，其他驅(qū)動關(guān)節(jié)可以用于調(diào)整機構(gòu)受力狀態(tài)等。吳軍等[23-24]針對平面3自由度冗余驅(qū)動機構(gòu)提出了力位混合驅(qū)動的控制方法，并設(shè)計了動力學(xué)補償器[25]來提高位置控制精度。趙永生等[26]采用力位混合控制策略實現(xiàn)5自由度冗余驅(qū)動機構(gòu)的位置控制與驅(qū)動力調(diào)節(jié)?，F(xiàn)有方法都是基于機構(gòu)動力學(xué)模型，通過各種智能算法實現(xiàn)對驅(qū)動力的實時調(diào)整。然而這些方法都是對各關(guān)節(jié)驅(qū)動力分別進行控制的，并沒有考慮冗余驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動力間的協(xié)調(diào)約束關(guān)系。對于多驅(qū)動間的同步協(xié)調(diào)控制[27]，目前主要集中于軌跡跟蹤控制，暫未涉及驅(qū)動力間的同步協(xié)調(diào)控制。

本文針對冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的驅(qū)動協(xié)調(diào)性問題，提出一種基于模型的驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制方法。以6PUS+UPU冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)為對象，推導(dǎo)了機構(gòu)動力學(xué)模型，并分析了機構(gòu)在預(yù)定運動軌跡下的驅(qū)動力調(diào)節(jié)機理；在力位混合驅(qū)動模式的基礎(chǔ)上，提出一種驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制策略，并設(shè)計了協(xié)調(diào)控制算法；利用軟件仿真與樣機實驗分別對所提出的控制方法進行了驗證。本文所提出的控制方法為冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的控制應(yīng)用提供了新的思路。

1 并聯(lián)機構(gòu)6PUS+UPU簡介

冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)6PUS+UPU的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。PUS分支由滑塊與定長連桿組成，滑塊由伺服電機驅(qū)動并沿導(dǎo)軌作垂直于水平面的上下移動，定長連桿通過球鉸與動平臺連接，滑塊與連桿間通過虎克鉸連接。UPU分支包含兩個由P副連接的定長連桿，兩個連桿均通過虎克鉸分別與機架和動平臺相連接。基于文獻[28]的分析，UPU分支限制了動平臺1個自由度的轉(zhuǎn)動，且PUS分支提供的6個驅(qū)動線性無關(guān)，因此該機構(gòu)為冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)，其自由度為5，冗余度(指機構(gòu)驅(qū)動數(shù)目超過機構(gòu)自由度的數(shù)目)為1。

機構(gòu)動平臺在空間中的位置向量可以表示為p=[x,y,z]T，而姿態(tài)矩陣可以表示為R=R(x,α)·R(y,β)·R(z,γ)，因此動平臺在空間中的位姿可用由6個位姿參數(shù)組成的廣義坐標(biāo)q=[x,y,z,α,β,γ]T表述。對于5自由度并聯(lián)機構(gòu)6PUS+UPU而言，廣義坐標(biāo)的6個參數(shù)中只有5個是獨立的，取qs=[x,y,z,α,β]T，記為獨立廣義坐標(biāo)。采用廣義坐標(biāo)表示的機構(gòu)速度與加速度向量中6個參數(shù)為非獨立變量，可以通過約束關(guān)系將其轉(zhuǎn)換為獨立廣義坐標(biāo)下的獨立變量。廣義速度與獨立廣義速度間的約束關(guān)系可用式(1)表示，廣義加速度與獨立廣義加速度間的約束關(guān)系可用式(2)表示。

(1)

(2)

2 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)建模

研究冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的驅(qū)動力協(xié)調(diào)問題需要建立機構(gòu)的動力學(xué)模型。目前建立并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)模型的方法主要以Newton-Euler法、Lagrange法、虛功原理法以及螺旋理論法等[29-34]為主。從理論上說，這些方法得到的驅(qū)動力計算結(jié)果是一樣的[35]。本文在文獻[36-37]運動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，采用虛功原理法對6PUS+UPU機構(gòu)的動力學(xué)模型進行推導(dǎo)，推導(dǎo)過程忽略關(guān)節(jié)摩擦力的影響。

2.1 冗余驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動力分配

機構(gòu)在運動過程中主要受重力、慣性力以及外負(fù)載等影響，建立機構(gòu)的受力平衡方程，可以獲得機構(gòu)的動力學(xué)模型，并對機構(gòu)的驅(qū)動力進行求解。冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)6PUS+UPU的受力分析如圖2所示，其中τi∈R6×1為驅(qū)動分支滑塊所受驅(qū)動力，g∈R6×1為重力加速度，ai∈R6×1為各構(gòu)件廣義加速度(包含移動加速度與轉(zhuǎn)動加速度)，-mHi·aHi、-mLi·aLi、-mzu·azu、-mzd·azd和-md·ad分別表示滑塊、驅(qū)動分支連桿、約束分支上下連桿和動平臺所受廣義慣性力，mHi·g、mLi·g、mzu·g、mzd·g和md·g分別表示這些構(gòu)件所受重力，F(xiàn)∈R6×1表示動平臺所受外力負(fù)載。

在笛卡爾坐標(biāo)系下，假定機構(gòu)動平臺的廣義運動速度(包括線速度與角速度)為υd∈R6×1，中間約束分支上下連桿的廣義運動速度分別為υzu∈R6×1和υzd∈R6×1，連桿AiBi的廣義運動速度為υLi∈R6×1，滑塊的廣義運動速度為υHi∈R6×1，這些構(gòu)件在廣義坐標(biāo)系q下的速度雅可比矩陣分別為Jd∈R6×6、Jzu∈R6×6、Jzd∈R6×6、JLi∈R6×6和JHi∈R6×6，則可得：

(3)

對6PUS+UPU并聯(lián)機構(gòu)而言，各驅(qū)動關(guān)節(jié)均為單自由度關(guān)節(jié)，因此其驅(qū)動關(guān)節(jié)的驅(qū)動力可以簡化為標(biāo)量。記各驅(qū)動分支P副的單位方向向量為ni∈R6×1，滑塊所受驅(qū)動力的幅值為τi∈R，可得：

(4)

基于虛功原理，機構(gòu)承受的所有外力的作用，經(jīng)過虛位移所作的虛功，總和等于零。建立6PUS+UPU并聯(lián)機構(gòu)的虛功平衡方程，即：

(5)

將式(3)和式(4)代入式(5)，可整理得：

(6)

通過參數(shù)分離，可以將機構(gòu)各運動構(gòu)件在廣義坐標(biāo)q下的廣義慣性力分解為：

(7)

則式(6)可進一步整理得到：

(8)

式中：

(JH·G)T·τH=GT·

(9)

(10)

式中(JH·G)+T為矩陣(JH·G)T的廣義偽逆，則式(10)所獲得的驅(qū)動力解為最小二范數(shù)解。

2.2 預(yù)定軌跡下的驅(qū)動力調(diào)節(jié)

式(8)可改變?yōu)椋?/p>

(11)

進一步整理可得：

(12)

(13)

式(13)為滿足預(yù)定軌跡與負(fù)載情況下冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)冗余驅(qū)動力與非冗余驅(qū)動力間的約束關(guān)系，通過改變?nèi)哂囹?qū)動力，實現(xiàn)對非冗余驅(qū)動力的調(diào)節(jié)。

(14)

進一步可以獲得：

(15)

式(15)即為6PUS+UPU機構(gòu)冗余驅(qū)動力改變量與非冗余驅(qū)動力調(diào)節(jié)量間的映射關(guān)系?？梢钥闯?，該映射關(guān)系只與機構(gòu)驅(qū)動關(guān)節(jié)速度雅可比矩陣JN和Jh6以及動平臺運動約束G有關(guān)。

若只考慮冗余驅(qū)動關(guān)節(jié)對某一特定非冗余驅(qū)動關(guān)節(jié)驅(qū)動力的調(diào)節(jié)，可以將式(15)進行分離，得到如下等式：

i=1,2,…,5。

(16)

式中[(JN·G)-T·GT·Jh6]i∈R表示向量[(JN·G)-T·GT·Jh6]∈R5×1的第i個元素。因此，可以獲得冗余驅(qū)動力對驅(qū)動關(guān)節(jié)i的驅(qū)動力調(diào)節(jié)比率，即

i=1,2,…,5。

(17)

在實際應(yīng)用中，可以基于式(17)的計算結(jié)果，根據(jù)非冗余驅(qū)動關(guān)節(jié)驅(qū)動力所需要的調(diào)節(jié)量，計算冗余驅(qū)動關(guān)節(jié)驅(qū)動力的改變量。

3 冗余驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動力同步控制

3.1 冗余驅(qū)動機構(gòu)的力位混合驅(qū)動

區(qū)別于傳統(tǒng)并聯(lián)機構(gòu)，冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)各驅(qū)動關(guān)節(jié)要求具有較高的協(xié)調(diào)性。對冗余度為1的5自由度冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)而言，可以采用力位混合驅(qū)動的方式，即5個關(guān)節(jié)的位置驅(qū)動和1個關(guān)節(jié)的力/力矩驅(qū)動，如圖3所示。通過位置驅(qū)動關(guān)節(jié)來控制機構(gòu)動平臺的運動軌跡，通過力驅(qū)動關(guān)節(jié)來調(diào)節(jié)機構(gòu)的受力狀態(tài)，文獻[23,26]證明了該控制方法的有效性。在機構(gòu)動平臺軌跡規(guī)劃的基礎(chǔ)上，通過機構(gòu)逆運動學(xué)計算非冗余驅(qū)動關(guān)節(jié)的軌跡輸入，通過逆動力學(xué)計算冗余驅(qū)動關(guān)節(jié)的驅(qū)動力輸入，然后通過驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)對冗余驅(qū)動機構(gòu)運動位置與受力狀態(tài)的混合控制。

位置驅(qū)動關(guān)節(jié)的控制規(guī)律基于關(guān)節(jié)軌跡誤差反饋，其關(guān)節(jié)驅(qū)動力受機構(gòu)受力狀態(tài)的影響；力/力矩驅(qū)動關(guān)節(jié)則可以主動改變關(guān)節(jié)驅(qū)動力或力矩的輸入。因此，采用力位混合驅(qū)動模式可以在控制機構(gòu)運動軌跡的同時，主動調(diào)節(jié)機構(gòu)的驅(qū)動力輸入，進而實現(xiàn)對機構(gòu)驅(qū)動力的優(yōu)化分配，優(yōu)化機構(gòu)受力狀態(tài)。

3.2 驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制

處于力位混合驅(qū)動模式下的冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)，理論上既可以實現(xiàn)機構(gòu)的運動控制，又可以實現(xiàn)驅(qū)動力的優(yōu)化分配。然而，由于模型的不精確性，以及不可避免的控制誤差，冗余驅(qū)動機構(gòu)各驅(qū)動關(guān)節(jié)間的同步協(xié)調(diào)性無法保證。較低的驅(qū)動協(xié)調(diào)性容易降低機構(gòu)精度與力學(xué)性能，引起較大的機構(gòu)內(nèi)力，甚至造成機構(gòu)關(guān)鍵零部件的過度磨損與破壞。

在驅(qū)動力調(diào)節(jié)比率已知的情況下，可以設(shè)計同步控制器，根據(jù)位置驅(qū)動關(guān)節(jié)驅(qū)動力誤差來調(diào)整力驅(qū)動關(guān)節(jié)驅(qū)動力輸入，進而提高冗余驅(qū)動機構(gòu)各驅(qū)動關(guān)節(jié)間的驅(qū)動協(xié)調(diào)性。6PUS+UPU冗余驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動力同步控制策略如圖4所示。

(18)

記基于冗余驅(qū)動對非冗余驅(qū)動力的調(diào)節(jié)比率，可以計算冗余驅(qū)動力τ6的實時調(diào)節(jié)量，則

(19)

式中λi為各位置驅(qū)動關(guān)節(jié)驅(qū)動力誤差計算權(quán)重，可根據(jù)控制系統(tǒng)的實際控制精度進行調(diào)整。

4 仿真驗證

本章以冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)6PUS+UPU為對象，通過建立混合仿真模型，驗證上述控制方法的有效性。利用MATLAB軟件的Simulink建立控制系統(tǒng)的仿真模型，利用Adams建立機構(gòu)的動力學(xué)仿真模型(如圖5)，將兩者結(jié)合，建立包含機構(gòu)本體與控制系統(tǒng)的機電一體化系統(tǒng)仿真模型，進而可以對控制系統(tǒng)的相關(guān)性能進行分析。并聯(lián)機構(gòu)6PUS+UPU相關(guān)幾何參數(shù)如表1所示，相關(guān)的慣性參數(shù)如表2所示。

表1 6PUS+UPU機構(gòu)幾何參數(shù)

機構(gòu)幾何參數(shù)數(shù)值PUS分支S副所在圓半徑/m0.27PUS分支U副所在圓半徑/m1.0PUS分支S副相鄰夾角/(°)60PUS分支U副相鄰較夾角/(°)30/120PUS分支桿長/m1.0UPU分支下桿長/m1.092UPU分支上桿長/m0.868UPU分支下桿U副距定坐標(biāo)系原點距離/m0.13UPU分支上桿U副距動坐標(biāo)系原點距離/m1.096

表2 6PUS+UPU機構(gòu)慣性參數(shù)

仿真過程中，動平臺沿初始位姿所在平面作圓周運動，圓周半徑為100 mm，圓心為動坐標(biāo)系原點OB，運動完一周的時間為15 s，運動過程中動平臺姿態(tài)不發(fā)生改變。基于文獻[28]的分析，當(dāng)機構(gòu)動平臺不發(fā)生繞水平軸線的轉(zhuǎn)動時，UPU分支施加給動平臺的約束為繞自身法線的轉(zhuǎn)動，因此上述運動軌跡中不存在奇異位姿。

基于運動學(xué)計算#1～#5分支滑塊的期望運動軌跡，并由位置驅(qū)動系統(tǒng)控制滑塊的實際運動；基于動力學(xué)計算#6分支滑塊所需要的期望驅(qū)動力，并由力驅(qū)動系統(tǒng)控制滑塊的驅(qū)動力輸入。分別采用傳統(tǒng)的力位混合驅(qū)動和驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制兩種方法對模型進行控制，記錄運動過程中伺服驅(qū)動系統(tǒng)實際施加于各驅(qū)動分支滑塊上的驅(qū)動力?；谧钚《朔ㄓ嬎闳哂囹?qū)動并聯(lián)機構(gòu)6PUS+UPU的期望驅(qū)動力優(yōu)化分配，其結(jié)果如圖6所示；采用傳統(tǒng)力位混合驅(qū)動方法的伺服系統(tǒng)施加于滑塊的實際驅(qū)動力如圖7所示，其與期望驅(qū)動力間的偏差如圖8所示；采用力位混合同步協(xié)調(diào)控制方法的伺服系統(tǒng)施加于滑塊的實際驅(qū)動力如圖9所示，其與期望驅(qū)動力間的偏差如圖10所示。

對比圖6、圖7和圖9可以發(fā)現(xiàn)，在力位混合驅(qū)動模式下，驅(qū)動系統(tǒng)施加于各分支滑塊的實際驅(qū)動力與期望驅(qū)動力基本相同，但仍然存在一定偏差，說明該控制方式對冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)而言確實是一種有效的控制方式，但控制精度有待進一步提高。對比圖8和圖10可以發(fā)現(xiàn)，較傳統(tǒng)力位混合驅(qū)動方式而言，驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制方式下的位置驅(qū)動關(guān)節(jié)驅(qū)動力誤差明顯減小，力驅(qū)動關(guān)節(jié)的驅(qū)動力誤差有所增大，但各驅(qū)動分支間的驅(qū)動力誤差較均勻，且整體變化范圍小于傳統(tǒng)力位混合驅(qū)動模式下的驅(qū)動力誤差。這說明驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制可以有效提高各驅(qū)動關(guān)節(jié)間的驅(qū)動協(xié)調(diào)性。

5 樣機實驗

冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)6PUS+UPU的樣機如圖11所示，其相關(guān)幾何參數(shù)和慣性參數(shù)如表1與表2所示。實驗過程中，樣機完成與上節(jié)仿真過程中相同的運動軌跡，并分別采用傳統(tǒng)的力位混合驅(qū)動和驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制兩種方法對并聯(lián)機構(gòu)進行控制，記錄運動過程中伺服驅(qū)動系統(tǒng)實際施加于各驅(qū)動分支滑塊上的驅(qū)動力，并計算其與期望驅(qū)動力間的誤差。采用傳統(tǒng)力位混合驅(qū)動方式下樣機的實際驅(qū)動力如圖12所示，采用驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制方式下的實際驅(qū)動力如圖13所示。圖14表示兩種控制模式下各分支實際驅(qū)動力與期望驅(qū)動力間的最大誤差，包括正向誤差與負(fù)向誤差；圖15表示兩種控制模式下實際驅(qū)動力與期望驅(qū)動力間的平均誤差，包括正向誤差與負(fù)向誤差。

對比圖6、圖12和圖13可以發(fā)現(xiàn)，較傳統(tǒng)力位混合驅(qū)動模式而言，驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制下的各分支實際驅(qū)動力波動較小，說明該方法下控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定。分析圖14和圖15可知，較傳統(tǒng)力位混合驅(qū)動方式而言，驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制方式下的位置驅(qū)動關(guān)節(jié)驅(qū)動力誤差明顯減小，而力驅(qū)動關(guān)節(jié)的驅(qū)動力誤差有所增大，但各驅(qū)動分支間的驅(qū)動力誤差較均勻，且整體變化范圍小于傳統(tǒng)力位混合驅(qū)動模式下的驅(qū)動力誤差。說明力位混合同步協(xié)調(diào)控制方式可以有效提高各驅(qū)動分支間的驅(qū)動協(xié)調(diào)性。進一步分析圖14可知，較分支驅(qū)動力幅值而言，力位驅(qū)動模式下各分支驅(qū)動力的最大誤差較顯著，結(jié)合圖12可知，各分支驅(qū)動力在特定位置出現(xiàn)了較大波動。這是由于該模式下各分支驅(qū)動相對獨立，由模型不精確性以及控制誤差等原因?qū)е铝烁鞣种?qū)動間的不協(xié)調(diào)性。對于冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)而言，其對分支間驅(qū)動協(xié)調(diào)性的敏感度較高，較低的驅(qū)動不協(xié)調(diào)性也會導(dǎo)致分支驅(qū)動力的較大波動。進一步分析圖14和圖15可知，在分支#1-#5驅(qū)動力誤差減少的同時，分支#6的驅(qū)動力誤差有所增大。結(jié)合圖4分析可知，驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制是通過對#6分支引入驅(qū)動力調(diào)整量來實現(xiàn)對#1-#5分支驅(qū)動力的調(diào)整。因此，在忽略其他因素影響的前提下，驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制模式必然會導(dǎo)致力驅(qū)動分支實際驅(qū)動力與期望驅(qū)動力間偏差的增大，但該控制模式有效增加了各分支間驅(qū)動協(xié)調(diào)性，提高了冗余驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動力整體控制精度。

6 結(jié)束語

本文針對冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的驅(qū)動協(xié)調(diào)性問題，以6PUS+UPU并聯(lián)機構(gòu)為對象，分析了冗余驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動力協(xié)調(diào)機理，提出了一種基于模型的驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制方法。

首先基于虛功原理推導(dǎo)了冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)6PUS+UPU的動力學(xué)模型，分析了機構(gòu)驅(qū)動力間的協(xié)調(diào)約束關(guān)系；然后結(jié)合驅(qū)動力協(xié)調(diào)約束關(guān)系，在力位混合驅(qū)動的基礎(chǔ)上，提出了驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制策略，并設(shè)計了協(xié)調(diào)控制算法；分別采用了傳統(tǒng)力位混合驅(qū)動與本文所提出的驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制兩種方法，對6PUS+UPU機構(gòu)動力學(xué)仿真模型和樣機進行控制，并對控制結(jié)果進行了對比分析。分析結(jié)果顯示本文所提出的驅(qū)動力協(xié)調(diào)控制方法能夠有效改善冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的驅(qū)動協(xié)調(diào)性。

本文所提出的驅(qū)動力同步協(xié)調(diào)控制方法為冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的控制與應(yīng)用提供了新的思路和新的方法。對于在驅(qū)動協(xié)調(diào)模式下如何進一步提高各分支驅(qū)動力控制精度，將在后續(xù)研究中進行分析。