柔性机器人碰撞动力学效应研究

发布时间：2022-02-17 08:39

　　柔性机器人接触碰撞动力学本质上是一种非定常、变拓扑、非线性的动力学过程，建立合理的接触-碰撞模型是解决柔性机器人碰撞动力学问题的关键。为正确估计由于碰撞引起柔性机器人系统动力学特性的变化，本文针对机器人工作时与其工作环境发生碰撞的情形，在柔性多体系统动力学建模理论的基础上，研究柔性机器人的碰撞动力学效应。在此所研究的系统是由n根柔性的或者刚-柔混合的长细杆，通过转动铰连接起来的链式机器人系统。柔性机器人的运动以4×4阶齐次变换矩阵为基础建立相对坐标系来表述，运用假设模态法处理杆件变形。为了研究接触碰撞过程中系统的动力学行为，采用Hertz接触理论和非线性阻尼理论建立接触-碰撞模型，运用拉格朗日动力学方程推导得到n杆柔性机器人含碰撞的动力学方程。推导得到的动力学方程中的速度是连续的，方程可直接进行求解。再编制仿真程序，使用的数值算法保证了计算结果的合理性。通过数个典型算例仿真分析了结构柔性对柔性机器人动力学特性的影响和碰撞过程中柔性机器人系统的动力学响应，验证了本文所提出理论与算法的有效性。 

【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

1‘1工业机器人和太空机器人

理工大学硕士论文柔性机器人碰撞动力学效应研究通过相应的矩阵变换便可以得到该点相对于机座坐标系的位置。为了便于描述，本文的柔性杆在未变形时均为直杆，在杆的近端和远端各建连体坐标系汇231。近端坐标系[xay。z，〕，固定在第i杆件的近端(在铰i端)，二。变形时的中心轴，这个坐标系作为第i根杆件的基础参考系;远端坐标系[x口定在杆件i的远端(在铰i+1端处)，x‘沿着杆件i的轴线，方向指向远离杆，即与x。的相同方向。在杆件i未变形时，〔凡儿z‘]，看作是[x。凡z。]，沿杆件向平移杆件i的长度毛而成;坐标系[从气H:]，是杆件i的D一H坐标系，固i杆件的远端，坐标系[xJy‘zJ]，与坐标系【H二气H:〕，并不一定重合，它们之间的次变换矩阵dH，是一个常数阵;坐标系[H二凡H:〕:固定在杆件i的近端，铰时，[H:气H:工与【Hx凡H:l卜，重合，它们之间的变换矩阵月万厂，只是关于铰iq，的函数。〔从凡Hz〕:与[x，儿z。]，并不重合，它们之间的齐次变换矩阵Hb，也常数阵。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]柔性撞击系统的建模、精细算法及控制研究[D]. 赵玉立.西北工业大学 2003

硕士论文
[1]柔性机器人碰撞动力学建模及其仿真[D]. 华卫江.南京理工大学 2005



本文编号：3629119