6轴并联机器人的外观而言,长相与传统3轴DELTA机器人大同小异,但是却有着本质性的区别,DELTA机器人中拥有3个主动臂,而每一个主动臂与动平台是通过2个杆件链接,此2杆不能独立运动,只能一同跟随主动臂运动,而Stewart平台有6个主动臂,每个主动臂通过一个杆件与动平台链接,所有链接杆件都可以独立运动,虽然两者都为6个杆件链接主动臂与动平台,但是运行形势的完全不一样的。
六轴并联机构如图1所示,6个三维参数动平台铰链Ai,6个三维参数定平台铰链Bi,6个智联驱动长度Li,总共42项几何参数Xj。动平台的位姿gj用齐次坐标矩阵表示,j表示指令号,j=1,2,…,m表示m组指令。
在上、下平台铰链中心平面任取点O2、O1为原点,轴z2、z1分别垂直于上、下平台,分别建立与上、下平台固定连接的动坐标系O2x2y2z2、定坐标系O1x1y1z1。只要能求出动坐标系O2x2y2z2到定坐标系O1x1y1z1的旋转变换矩阵R和平移矢量P,就可以确定空间位姿。
设点Ai在定坐标系O1x1y1z1中的坐标为Qai(axi,ayi,0),动坐标系原点O2在定坐标系O1x1y1z1中的坐标为P(x,y,z),点Bi在坐标系O2x2y2z2中的坐标为Qbi(bxi,byi,0),AiBi的长度为Li,动坐标系O2x2y2z2到定坐标系O1x1y1z1的旋转变换矩阵为:
由杆长约束条件有
i=1,2,...,6
代入坐标值得
i=1,2,...,6
由于旋转变换矩阵R为单位正交阵,得:
现在可以正式开工,通过代数消元可最终得到6颗伺服电机转角与动平台的6个自由度(x,y,z,A,B,C)的一一对应关系,有关相关代码就不一一叙述了。