多机协调吊运系统是绳索并联机器人一个新的重要应用,也是一种用于工程实践的新型多机器人系统。因为其质量轻、惯性小、模块化可重组、易拆卸、工作空间范围大以及运动灵活等特点,所以它的应用领域广泛,对其理论研究与实际应用的探索具有重要意义。首先,从机械系统可靠性的角度分别分析了单机器人吊运系统和多机吊运系统的可靠度和失效率,得出结论多机协调吊运系统的可靠度在同样的时间约束内是大于单体机器人吊运系统的。进一步阐述了多机协调吊运系统的构型与实现,根据多机吊运系统中机器人的基座自由度和吊运系统的驱动方式不同对多机协调吊运系统分类,不同的类型适用于不同场合,有着不同的特点。其次,依据多机协调吊运系统的几何构型和数学物理关系,应用矢量闭合原理和D-H坐标变换法分别对吊运系统和机器人建立了广义运动学模型。随后,利用Newton-Euler方程和Lagrange方程建立该系统的动力学模型。根据已知的系统参数对建立的方程进行正逆运动学分析,结合机器人、绳索、重物三者之间的关系,分类讨论了解的情况以及求解方法,为后续的轨迹规划提供理论指导。紧接着,考虑到所规划的可行轨迹必须在多机协调吊运系统的可达空间里,分析了工作空间的约束条件,以固定基多机吊运系统为基础,通过Monte-Carlo算法,求得系统动力学工作空间范围。进一步对工作空间数据的处理,可以看出系统工作空间与系统构型紧密相关,为后续的轨迹生成的提供了基础。最后,在分析了吊运任务的基础上,结合上述理论分析给出了系统规划的整体方案。为了防止由于被吊运物的状态改变而产生绳索的大幅摆动,在起吊和降落过程中,利用七段S型速度曲线对起吊的重物的运行轨迹规划,进而分类分析了在三种不同构型下所用方法的可行性。此外,在吊运途中,建立起吊完成后含有障碍物的固定高度平面栅格地图,以被吊运物路径平滑和运送时间最短为目标,利用遗传算法与栅格地图结合的方法求得期望轨迹,以三台固定基机器人吊运重物为例,分类讨论了在三种不同构型下该规划方法的可行性。