3.2 正反解多解問題

　　在求解并聯(lián)機器人正反解方程的過程中存在方程多解問題：在正解計算中一組實軸坐標(biāo)對應(yīng)兩組虛軸坐標(biāo)，其中有一組虛軸坐標(biāo)位于靜平臺（平面）上方，可舍去；在反解計算中一組虛軸坐標(biāo)對應(yīng)兩組實軸坐標(biāo)，由于本系統(tǒng)具有驅(qū)動軸（實軸）單軸手動功能，如果直接舍去反解計算的一組實軸解，會造成手自動切換時系統(tǒng)伺服軸跟隨誤差出界．產(chǎn)生這種情況的原因是：實軸在單軸手動時可能進入被舍棄的實軸解空間，而實軸單軸手動時系統(tǒng)是不進行反解計算的，因此不會發(fā)生報警事件；而在切換到自動狀態(tài)時反解生效，但實軸解為另一組解，由于理論值與實際值相差很大，造成跟隨誤差出界報警（如圖4 所示）．

圖4 手自動切換過程示意圖

　　為了解決反解多解問題，在反解模塊中引入變量來讀取實軸實時坐標(biāo)()，將其與反解計算值() 進行比較，取最接近實軸實時坐標(biāo)的那組解作為輸出，經(jīng)過處理后驅(qū)動實軸運動．為了節(jié)省運算時間，此判斷過程只在實軸單軸手動切換到自動狀態(tài)時生效，判斷過后一直采用選中的那組解的解析表達式計算實軸坐標(biāo)，直到下次切換．

　　3.3 旋轉(zhuǎn)軸“過零”問題

　　第4 軸（旋轉(zhuǎn)軸）在經(jīng)過0°點時，會出現(xiàn)突然反轉(zhuǎn)現(xiàn)象：在并聯(lián)機器人作加工時，在某些位置需要從359.999°運動到0.001°，加工過程只需要旋轉(zhuǎn)軸運動0.002°，而實際情況是旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動大弧359.998°，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)軸當(dāng)作線性軸來處理，而反解計算只能計算0°到360°的半閉半開區(qū)間，旋轉(zhuǎn)軸到360°就會歸零．這是加工所不需要的，系統(tǒng)也不可能在一個插補周期內(nèi)完成一周的轉(zhuǎn)動．

　　為解決此問題，將第4 軸反解計算值與當(dāng)前實時坐標(biāo)相減，然后按下式修正計算值：

(8)

　　式中為修正后的第4軸坐標(biāo)，為修正前的第4軸坐標(biāo)計算值，為第4軸的當(dāng)前實時坐標(biāo)，| |為向上取整符號．

　　3.4 加工曲線生成問題

　　對于5 自由度加工，人工編程有很大難度，而現(xiàn)有的計算機輔助制造（CAM）軟件沒有針對并聯(lián)機構(gòu)的模塊．為利用現(xiàn)有的CAM 軟件進行加工編程，在位姿正反解模塊中加入轉(zhuǎn)換模塊，將CAM 中給定的結(jié)構(gòu)和正反解輸入輸出坐標(biāo)相互轉(zhuǎn)化．操作者可根據(jù)不同的CAM 軟件定制不同的轉(zhuǎn)換模塊．

　　以UG的五軸雙擺頭結(jié)構(gòu)X、Y 、Z、A、B為例說明轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換過程．首先，為簡化轉(zhuǎn)換過程，將第4、第5軸偏置設(shè)為0，這樣UG在轉(zhuǎn)換時就不考慮刀長，那么UG 輸出代碼中的X、Y 、Z與并聯(lián)結(jié)構(gòu)的需求一致，不需要再作轉(zhuǎn)換．我們只需要對刀軸姿態(tài)進行轉(zhuǎn)換：設(shè)單位刀軸矢量在X 軸的投影為I、在Y軸的投影為J、在Z 軸的投影為K，A為主擺角，B為副擺角，刀具軸在Z軸上，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)可得出反解模塊的刀軸矢量和A、B的關(guān)系如下（式中i、j、k依次為矢量I、J、K的模，A、B依次為轉(zhuǎn)角A、B的角度值）：

(9)

　　同樣可得出正解模塊的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：