１．２运动参数的分析
下面给出Ｋ、Ｋ、Ｋ和∞。、脚、０９，的求法。 在规划级上首先输入机器人运动的参数。这些参数包括：
上平台中心终点坐标参数（相对于固定平台ｋ，弘，昂，％， 屏，始；上平台中心起点坐标参数（相对于固定平台ｋ，ｙｂ，磊，‰
肪，如；各方向的加速度值ａ¨，各方向的减加速度值ａ２，，ｉ＝ｘ，ｙ，ｚ；Ｚ 方向的最大速度值ＶＭＡＸｚ。 根据上述已知条件和物理学运动公式可进行下列计算： Ｚ向在加速度和减加速度阶段所需时间为：Ｔｚｌ＝ＶＭＡＸｚ／ ａｋ，Ｔｚ３＝ＶＭＡＸｚ／ａ。。Ｚ向在匀速（Ⅵ“ＡＸｚ）阶段所需时间为：
基金项目：中国科学院机器人开放实验室基金项目（ＲＬ２００２—０７）。
作者简介：张兆印（１９５５－－），男，黑龙江五常人，硕士，副教授，研究方向为机器人技术、并行计算。 一３１８２一
万方数据
并且Ａ矩阵中
ｔ特一等等，玎老专
ＪＦ睇ｍ，ｎ，］，ｒ２Ｆ［ｘ＇２，ｙ＇２
『
０ ０
完成，∞。，（－ＯＢ，ＣＯ，分配给ＣＰＵ２计算，只需传送角速度与角加速度 值给ＣＰＵ２；ＣＰＵ２完成计算后送给ＣＰＵｌ即可。使两部分并行 计算，可提高一倍的计算效率。分配方案如图２所示。
ｕＪ Ｌ２１瓦而瓦百可酉ｐ ９以妣 Ｌｉ－＝［器器芸甏茜茜ｋ巧Ｋ∞。０９０ ｃｏｙｌ］ｃ２，
式中：Ｘ。、ｙｏ、ｚ。、Ⅱ、Ｂ、１ｒ＿上平台运动过程中的位姿参数。
Ｋ、Ｋ、圯和０９。、∞。、∞厂＿上平台中心分速度值，和角速度值。
其中一阶偏导数矩阵［器器尝舞券茜］为
ｍ．ｎ。
ｂ。］．［Ｒ。］．［ｒ２ｔ］ Nhomakorabea［ｓ。］．［Ｒｐ］・ｋ一］ ［Ｓ：］．［Ｒｐ］・［场］
辫 灞
图３
玉
潘
参考文献：
［１］
Ｒｏｇｅｒ Ｓ ２６７．２６８．
用户、角色、权限和数据的关系
Ｐｒｅｓｓｍａｎ．软件工程［Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００４：
基于角色的权限管理模型方法引入角色的概念，安全管 理人员根据需要定义角色、设置权限，用户根据出事再被指派 不同的角色。这样，就可以实现用户与访问权限的逻辑分离。 我们提出的权限和访问集中管理模型就是基于角色的权 限管理模型，对权限进行集中管理，并结合用户的实际情况， 在信任与授权服务平台支持基础上提供业务信息流处理过程 中的操作权限的分配和控制旧。
与研究，尤其对上平台中心的运动速度和角速度的计算及液压缸各杆的伸长速度计算矩阵进行了细致的研究，提出了并行 算法及ＣＰＵ的优化分配策略，大大提高了并联机器人的实时控制质量。 关键词：并联机器人；并行计算；计算机控制；控制算法；机器人技术 中图法分类号：ＴＰ２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００．７０２４（２００７）１３—３１８２—０２
６－ＤＯＦ并联机器人是一种新型机器人，结构如图ｌ所示。 它由一个活动平台、一个固定平台和６个液压缸组成，在活动 平台中间安装机械手。当６个液压缸伸缩时，位于上平台中心 的机械手就可以随着活动平台的移动而移动，这样就可以对 工件进行加工了。并联机器人和串联机器人相比，具有许多 优点和互补性，但就目前来说国内外均未进入到工业应用阶 段，通过文献［８］可以解决机器人的控制问题，但其计算量大， 算法复杂，通过对并联机器人样机的研制，解决了并联机器人 的运动控制问题，按传统的方法，在实现时采用了离线计算在
第２８卷第１３期
Ｖ０１．２８ Ｎｏ．１ ３
计算机工程与设计
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ
２００７年７月
Ｊｕｌｙ ２００７
６－ＤＯＦ并联机器人并行控制算法与优化
张兆印
（黑龙江大学计算机科学技术学院，黑龙江哈尔滨１５００８０）
摘 要：为了实现对６－ＤＯＦ并联机器人实时在线控制，并能取得良好的控制效果，对其运动控制算法的结构进行了深入剖析
形＝（Ｔ＋ｍ｝国土√ｒ＋斫。＋盔一２０。寸啦Ｊ＋忽＋乱＋％）／白。施）（ｉ同上）
ｎｄＴ＋‰十ａ：＾／Ｐ＋斫，４砖一２Ｑ。加０＋岛＋‰｝ｎ：施。加Ⅸｉ，九同上）
在减加速度阶段的速度值为
７ｉ１１
Ｋ＝√砌别砰一２＂ａ２，＋假一岛，）（ｉ同上，岛。为上平台中心从起点
开始移动的距离）
生成见皿，氧Ｒ，矩阵
传岛和Ｒ，矩阵
．
０９尸√朐别砰一２＋口２。＋＠一＆，）（ｉ，九同上）
即可求得并联机器人６个液压缸的伸长速度值可按下式 计算出来 ［三ｊ
三乞 三Ｉ 三－ ￡：
耐算Ｉ－，ｍ…㈣，和并生成ｓ・矩阵
传ｓ，矩阵
Ｊ
Ｉ一
‘。
牛成Ａ矩阵第ｊ行 传Ａ矩阵５．６列
计算蠹
计算Ｍ。
［蝴
［蝴
三ｔ］１＝［４］ｓ。ｓ［歧
Ｋ
虻∞。∞口∞Ｊ７（４）
１并联机器人运动控制的并行算法 １．１运动控制算法
在文献［１］中，我们已给出了六自由度并联机器人的运动 位置，速度算法分析的全过程，所得结果如下： 各路液压杆的伸长值为
Ｌ＝√Ｇ：一工，）２＋◇：一Ｙ。）２＋（ｚ：一ｚ。）２
坐标系下的坐标。 液压杆伸长的变化速度为
ｉ＝１，２，…，６
（１）
式中：（ｘ。’，Ｙ。’，Ｚｉｔ）和（‰Ｙ。，Ｚｉ）——上平台与下平台各铰点在固定
１．３并行算法与任务的化分策略
机器人控制算法的核心是计算液压杆的伸长速度值，而 液压杆的伸长速度依懒于Ａ矩阵和上平台中心的速度和角速 度值Ｋ，巧，Ｋ，０９。，郇，∞，的计算。 对于圪，Ｋ，Ｋ，０９。，∞岛国，的计算，因为只要给了初始条件，就 可以计算出各阶段相应的值，计算量大且较复杂。经过分析， 这些算法相互独立。为了加快计算的速度，实现实时控制，将
５００８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｏ ｔｈｅ ６－ＤＯＦ ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｏｂｏｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｏ ｉｔｓ
ｒｅａｌ．ｔｉｍｅ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
ＬＲｙＪ＿ｌ ｃａｔｓ，一ｓａｓｆｌｓ？， ｌ ｃａｃｆｌｃｙ＋ｓａｃ７ 其中：Ｃ＝ＣＯＳ，ｓ＝ｓｉｎ。
Ｊ
对于矩阵Ａ是一个６×６的矩阵，它的计算速度也直接影 响到对机器人的控制效果。在该样机的研制开发中采用了离 线计算在线控制的策略，其方法是在实施控制之前首先给出 机器人的运动规划，并按照运动规划计算出各液压杆的伸长 速度和伸长值，存入计算机的存储区中，即离线计算。对于控 制端从这个存储区中读出数据来完成机器人控制。这种策略 虽说可行，但不能实现实时控制的要求。 文献［２］和文献［３】中给出了并行算法设计的方案。实现 了实时控制，但效果并非是最佳。通过分析，这个矩阵的前３ 列只是各完成一次减法运算和一次除法运算，相对比较容易 和快捷。第４～６列计算量大、复杂，且相对独立。但后３列的 计算又依赖于前３列的结果。也即需要计算＾，ｍ。，胛，来构成相
万方数据
基础，减轻了管理负担。该模型主要有以下特点： ・模型主要阐述了角色概念及授权原理，权限的分配和 授权以角色为中心。 ・权限管理通常包括授权、验证、监控和审计，而该模型 着重于角色授权。 ・访问控制不仅控制用户可以使用的权利，而且控制用 户应该履行的义务。 ・角色用于组织大量用户权限规范，以减轻管理的负担。 通过引入角色的概念，对权限的管理就可以以角色做中 介，并且可以通过角色来实现权限的继承关系。因此，用户、 角色、权限和数据的关系可以简单表示，如图３所示。
［ｓ，］‘［Ｒ，］．［ｎ。］ ［Ｓｚ］．［Ｒ，］‘［Ｐ２ｚ］ （３）
ｍ：”：［ｓ：］．哝。］．［Ｆ２２］
图１
６－ＤＯＦ并联机器人结构
Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｚｙｌ０２５４８３＠１６３．ｃｏｍ
ｍ。
ｎ。
［ｓ。］・［Ｒ。］．［ｎｓ］
［Ｓｓ］・［ＲＢ］．［ｒ２ｓ］
［ｓｓ］．［Ｒ，］．［ｎｓ］
收稿日期：２００６—０６—０２
ＣＰＵｌ
速度及角速度：Ｋ＝√２・ｍｔ＆，（ｉ＿ｘ，ｙ＇ｚ），其中Ｏｌｚ为加速度阶段各
向的加速度值，＆为上平台中心各向的液压杆伸长值（此值在
运动过程中是变化的）。∞尸√２＋ａｌｌ＊＆，（ｉ＝ｘ，ｙ，ｚ，九可，Ｂ，曲，ａｌｉ为加
速度阶段的各向的角加速度值，Ｓ同上。 匀速阶段，即以最大速度和最大角速度运动的求法
ａｒｅ
ｍｏｖｅｍｅｎｔ
ｃｏｎｔｒｏｌ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｈａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｈｅ ｃａｒｅｆｕｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｌａｔ—
ｆｏｒｍ ｃｅｎｔｅｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｇｕｌａｒ ｓｐｅｅｄ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｏｌｅｓ ｅｌｏｎｇａｔｅｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｃａｌｃｕ—
Ｎ
ｉ“
；＝蔓， —丛一；芝
Ｙ
计算６个鑫ｋ杆的速度值
对机器—妥时控制
。……．』．……。……。。＋
图３ Ａ矩阵并行算法与任务分配 （下转第３２８２页）
一３１８３—
这６个值的计算分成两部分Ｋ，巧，Ｋ和∞。嘶，０９，，其中Ｋ，巧，Ｋ的 计算只与速度和加速度有关，而０９。，嘶，嘶的计算只与角速度和 角加速度有关，且这两部分计算量均衡，Ｋ，巧，圯分配给ＣＰＵｌ
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计算Ａ矩阵
ｒ————————一
计算ＣＯ。，嘶，∞，
【一ｃａｃｆｌｃ？，ｃａｃｆｌｓ？，
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图２
Ｋ，巧，Ｋ和ＣＯ。，嘶，∞，并行算法与任务分配