题目：柔索并联机器人控制方法研究

    柔索并联机器人是机器人领域一个新的研究热点，其在结构上使用柔索代替刚性杆结构，采用并联配置代替串联配置。得益于结构上的改进，相较于传统的串联机械臂，柔索并联机器人具有工作空间大、运行速度高、部署方式灵活等优势，目前已经在体育赛事现场直播、城市灾后搜索和救援、野外环境数据监测等环境中得到了应用。而柔索并联机器人的控制是柔索并联机器人课题中的核心内容。本文在模型建立、工作空间分析以及控制方案设计等方面对柔索并联机器人的控制方法做出探讨。

在对柔索并联机器人进行控制之前，首先应该明确机器人的模型。柔索并联机器人的模型分为运动学模型以及动力学模型两类。本文首先建立了柔索并联机器人的逆运动学模型以及正向运动学模型，接着利用拉格朗日方法建立了动力学模型。另外，作者还讨论了柔索并联机器人所特有的旋量模型方程。

    工作空间分析是柔索并联机器人控制前的必要准备工作。在明确了机器人的工作空间之后，才可以使机器人的期望轨迹被规划在可行的工作空间之内。作者首先利用机器人的旋量理论引出了末端执行器的有效净旋量概念，并由此给出了柔索并联机器人的工作空间定义。据此，作者分别计算了两类柔索并联机器人的工作空间，并给出计算结果。

    在控制方案设计方面，作者首先分析了柔索并联机器人中间控制器的设计。该部分的理论基础是机器人的反馈线性化理论。针对实际操作环境中的干扰会导致机器人的动力学模型存在不确定项的问题，作者提出了柔索并联机器人的鲁棒PD控制方法，并利用解最终一致有界稳定性的定义为鲁棒PD控制方法给出了证明。作者分析了中间控制量和最终控制量，即柔索张力解之间的关系，并提出用线性规划或二次分配的方法解决柔索张力分配问题。作者对上述控制方法进行了仿真，结果证明了控制方法的有效性。

    为了使研究具有一定的工程意义，作者建立了柔索并联机器人的实验平台。本文阐述了实验平台的结构设计、实时控制系统的设计等，并实际完成了四索三自由度柔索并联机器人的直接运动控制实验。