一類可控欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人具有靈活性高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，近年來已成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。但是目前對(duì)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的研究主要是針對(duì)幾種現(xiàn)有的典型的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。隨著科學(xué)研究的深入，設(shè)計(jì)和研究新型的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求顯得尤為重要。而對(duì)于較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的控制，必須要基于被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。機(jī)器人處于不同位形時(shí)，加于各關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力是時(shí)變的，并且可以由系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程給以確定。因此，如何準(zhǔn)確地建立機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，從而

2、實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的精確控制，一直是機(jī)器人動(dòng)力學(xué)研究者追求的目標(biāo)。本論文以一種新型基于非完整約束的可控欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂為研究對(duì)象，將非完整力學(xué)與欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人理論相結(jié)合，研究其動(dòng)力學(xué)特性。
　　 依據(jù)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的相關(guān)原理，利用拉格朗日-達(dá)朗貝爾方程建立了摩擦圓盤運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。然后，通過在Matlab軟件中編程對(duì)該模型進(jìn)行仿真，通過改變機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)獲得較好的力矩特性。
　　 結(jié)合非完整力學(xué)，應(yīng)用廣義坐標(biāo)下的查浦

3、雷金方程，建立了欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型。揭示了兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩與機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。最后，利用Simulink仿真平臺(tái)對(duì)該模型進(jìn)行仿真，得出機(jī)械臂按預(yù)定路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)需輸入的力矩。通過仿真發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線和機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)曲線都較為平緩，具有較好的動(dòng)力學(xué)特性，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。
　　 為驗(yàn)證所建立的動(dòng)力學(xué)模型的正確性，對(duì)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)驗(yàn)過程中，用仿真得到的兩個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并采集