多能域过约束并联机器人系统动力学建模方法

发布时间：2017-09-15 06:23

  本文关键词：多能域过约束并联机器人系统动力学建模方法

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【摘要】：采用旋量键合图建立球面2-DOF过约束并联机器人机电两种能量并存系统动力学模型,该方法相对传统力学原理动力学建模方法的优点是建模过程规则化,能够得到适合于现代控制理论的空间并联机构状态方程。所建动力学模型只有36个方程,但由于被动过约束(公共约束和冗余约束)和主动过约束(冗余驱动)的存在,共有43个未知量需要求解。为此,针对被动过约束问题,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;针对主动过约束问题,提出了采用输入力优化的方法,增加了1个补充方程,最终得到了该机器人完整的多能域系统动力学全解模型。通过数值算例,验证了该方法的可行性和合理性。该方法可以推广到其他包含机、电、液、气的多能域过约束并联机器人系统,为该类多能域机器人系统动力学建模分析提供了一种新的思路。
【作者单位】： 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室;先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学);燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室;
【关键词】： 动力学建模 过约束 旋量键合图 并联机构 多能域
【基金】：国家自然科学基金(51405421,51275438) 河北省自然科学基金(E2015203101)资助项目
【分类号】：TP242
【正文快照】： 0前言*并联机器人属于多种能量形式(例如:机、电、液、气)耦合的多体机器人系统,传统以分析力学原理为基础的动力学建模方法,如牛顿-欧拉法、达朗伯-拉格朗日方程法、虚功原理法和凯恩方法等[1-4],从理论上已经基本解决了并联机器人机械本体单能量域动力学建模问题,若想采用这

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