机械臂接触碰撞动力学分析

发布时间：2017-10-19 23:04

  本文关键词：机械臂接触碰撞动力学分析

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【摘要】：针对机械臂在运行过程中的接触碰撞问题,基于碰撞过程中产生冲量和高斯最小约束原理,提出了一种确定接触碰撞后系统状态量的分析方法。首先,利用Lagrange方程,建立机械臂系统的动力学模型,并以此为基础根据经典碰撞理论与恢复系数方程,推导得到碰撞时系统的外部碰撞冲量求解模型;该模型中碰撞点的速度与碰撞冲量之间是解耦的,有利于计算求解。其次,根据高斯最小约束原理和求解得到的接触碰撞前的系统状态量,运用求多变量函数极值的方法建立机械臂系统接触碰撞后瞬时速度求解方程式。最后,以平面三连杆机械臂为实例进行碰撞动力学建模与仿真,研究分析系统发生接触碰撞时所受到的外部碰撞冲量大小以及碰撞前后机械臂角速度和各关节转角的变化规律,求解得到了机械臂发生碰撞后保持原有运动规律不变时各关节所需施加的驱动力矩。研究表明:碰撞发生瞬时各关节将产生刚性冲击;碰撞后瞬时各杆将产生抖动;碰撞产生的冲量由远端关节向近端关节以递减的方式变化,所得结论可为机械臂冲击后的运动轨迹控制提供一定的理论依据。
【作者单位】： 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室;
【关键词】： 机械臂 接触碰撞 Lagrange方程 高斯最小约束原理
【基金】：国家自然科学基金项目(51275352、51605329)
【分类号】：TP241
【正文快照】： 引言机械臂在目标捕获或运动过程中,不可避免地会与目标物或环境发生碰撞。机械臂的碰撞会导致系统速度的突变,碰撞过程中产生的较大冲击力不仅会影响系统的动态特性,而且有可能损坏机械手或者目标物。因此,对机械臂在运行过程中的碰撞问题进行研究,可为机械臂轨迹规划[1]和实

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本文编号：1063823