力学季刊

作者：张家成, 宋自根

关键词：张拉整体结构；三杆张拉机器人；运动控制；多绳索协同驱动；响应时间

张拉整体机器人凭借其轻质、可变形以及优越的结构适应性，在行星探索、灾害救援等领域展现出广阔的应用前景．现有针对张拉整体机器人驱动控制策略的研究中，主要基于最少个数的绳索驱动设计原则．即在机器人驱动控制设计过程中，如果仅收缩单个绳索即可实现运动，则优先收缩该绳索，而不驱动其他绳索．这就导致了因为需要收缩绳索的长度很大，而引起机器人驱动控制的响应时间变长，使得机器人在移动时运动效率低下，限制了其工程应用．为此，本研究以三杆张拉整体机器人为研究对象，基于力密度法，对张拉结构的几何构型与静力平衡特性进行了系统建模，分析了其受力-变形的响应关系．进一步，利用重心偏移的滚动判定方法，设计了遍历搜索算法，提出了基于多绳索协同驱动的控制策略，实现单个绳索收缩量的减小，从而降低机器人在运动变形过程中的结构变形幅度，实现了驱动控制响应时间的显著缩短．最后，研制了基于ESP32控制系统的三杆张拉整体机器人实验平台，并通过原型实验验证了所提出策略的有效性．结果表明，相较于最少驱动绳索运动控制策略，多绳索协同驱动模式能够显著降低变形幅度，减少响应时间．

来源：2026年第1期

《力学季刊》期刊编辑部

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