球面2-DOF过约束并联机器人动力学模型研究

发布时间：2017-12-16 02:10

  本文关键词：球面2-DOF过约束并联机器人动力学模型研究

  更多相关文章： 球面并联机构 旋量键合图 动力学建模 参数辨识

【摘要】：球面2-DOF过约束并联机器人,具有承载能力与刚度高、工作空间内奇异少等优点,可以应用于球面上点的定位设备,具有重要的应用前景。本文以此并联机器人为研究对象,从多能域动力学建模、动力学参数辨识及实验等几个方面展开研究,主要研究内容如下:建立了球面2-DOF过约束并联机器人的反解模型,速度雅可比矩阵,以及每个连杆与末端执行器的速度、加速度映射模型。采用旋量键合图建立了球面2-DOF过约束并联机器人机电两种能量并存系统的动力学模型,所建动力学模型只有36个方程,但是由于该机构同时存在被动过约束和主动过约束,共有43个未知量需要求解,为此,针对被动过约束问题,通过分析三个分支变形引起末端相对于球心O的位移量,增加了6个变形协调补充方程;对于主动过约束问题,采用驱动力优化方法补充了1个方程,最终建立了该机器人完整的多能域动力学模型。并通过数值算例,验证该方法的可行性和合理性。建立了关于关键点的偏速度矩阵和等效力(力矩)矩阵,基于虚功原理,建立了球面2-DOF过约束并联机器人的动力学模型,并将其线性化处理得到关于动力学参数的线性化模型;依据该机器人的运动约束条件,以观测矩阵条件数最小为目标,对改进五次多项式的傅立叶级数进行优化并得到优化的激励轨迹;最后给出了辨识流程。设计加工了球面2-DOF过约束并联机器人样机,开发了其控制系统;并在此基础之上,进行了动力学参数辨识实验,得到了动力学参数的辨识结果,最后,利用任意轨迹对实验结果进行了验证。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

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本文编号：1294290