张力-路径协同优化模型

针对缆驱机械臂，提出一种数字孪生框架下的张力与路径协同优化模型，通过梯度下降法同时优化张力和路径，并结合自补偿光纤角度传感器反馈，实现虚拟与物理空间的高精度闭环控制，有效减小关节角度误差。

Hu, Dongyang · Xu, Dawei · Hamid Reza, Karimi · 王延峰 · 张焕龙 · 翟永杰

Mechanical Systems and Signal Processing 2025

技术优势

张力路径同时优化

将张力分配与运动路径作为整体用梯度下降法联合求解，而不是分步处理，从而避免次优结果。

角度误差更小

通过自补偿光纤角度传感器反馈实现虚拟-物理闭环控制，有效减小关节角度误差。

仿真更精准

在虚拟环境中结合物理建模与数据驱动方法，实现对运动和张力分布的高精度仿真。

应用场景

• 缆驱机械臂控制：用于缆驱机械臂的张力与路径协同控制，直接替代传统分步控制方案。
• 机器人运动规划：为机械臂提供同时考虑张力的运动路径规划，提升复杂任务中的运动精度。
• 光纤角度传感：利用自补偿光纤角度传感器实现高精度关节角度反馈，替代传统编码器。
• 工业机械臂路径优化：用于工业机械臂路径优化，在保证张力的同时减少关节角度误差。