冗余度柔性協(xié)調操作機器人的運動學和動力學研究.pdf

1、該文首次將冗余度機器人、全柔性桿機器人和協(xié)調操作機器人這三個方面的研究加以融合,以冗余度柔性機器人協(xié)調操作系統(tǒng)為研究對象,在冗余度柔性機器人協(xié)調操作剛性負載和柔性負載的模型和運動學分析、動力學分析、系統(tǒng)性能評價指標、運動規(guī)劃和動力規(guī)劃等方面進行了系統(tǒng)深入地研究.首先,利用有限元方法和Lagrange方程,首次建立冗余度柔性機器人協(xié)調操作剛性負載和柔性負載的動力學模型,對兩平面4R冗余度柔性機器人協(xié)調操作一剛性負載和一柔性梁進行不同目標任

2、務的對比數(shù)值仿真和運動學分析,指出任務空間和機器人關節(jié)初始位形均是影響系統(tǒng)運動學性能的因素;在對系統(tǒng)精度要求較高并且負載與機器人桿件具有接近的尺寸、材料更輕、剛度相近或更小時,需要考慮負載的柔性,以獲知更精確的負載位姿信息,提高系統(tǒng)精度.該模型的建立為該文的整個研究工作奠定了基礎.其次,進行了冗余度柔性協(xié)調操作機器人系統(tǒng)的動力學分析.指出在計算柔性機器人桿件的動應力時應注意彈性位移和彈性變形的差別,分析了柔性機器人和彈性機構的動應力計算

3、方法的區(qū)別,定義了單元相對坐標,首次明確地給出了采用單元相對坐標計算柔性協(xié)調操作機器人各桿的(最大)動應力的方法,研究了柔性機器人各桿最大動應力發(fā)生位置的分布情況.再次,針對目前尚無相應柔性機器人性能評價指標的情況,根據(jù)柔性機器人具有的彈性變形特點,綜合運動學和動力學因素的影響,創(chuàng)新提出了柔性機器人系統(tǒng)的性能評價指標:變形度指標和變形能量度指標.然后,進行了冗余度柔性協(xié)調操作機器人系統(tǒng)的運動規(guī)劃.最后,進行了冗余度柔性協(xié)調操作機器人的動