基于多剛體系統(tǒng)傳遞矩陣法的救援機器人動力學(xué)建模與規(guī)劃.pdf

1、隨著救援機器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，其運動靈活性及智能化等方面的研究受到越來越多的重視。其中動力學(xué)模型的建立對于機器人的各種性能有著重要的影響，本文采用多體系統(tǒng)離散時間傳遞矩陣方法進(jìn)行動力學(xué)建模。具體內(nèi)容包括以下幾個方面，結(jié)合實際災(zāi)難環(huán)境，初步設(shè)計一款營救機器人結(jié)構(gòu)模型，對其進(jìn)行動力學(xué)建模、數(shù)值仿真分析及軌跡規(guī)劃等方面的研究。
　　首先對救援機器人的功能進(jìn)行分析，提出救援機器人的設(shè)計思路，即輔助救援人員將傷者帶出災(zāi)難現(xiàn)場。結(jié)構(gòu)模型包括

2、以下幾個主要方面：可以容納傷員的艙體結(jié)構(gòu)，利用傳送帶將傷者運到艙體內(nèi)的轉(zhuǎn)運結(jié)構(gòu)，可以識別受傷者等功能的機械臂結(jié)構(gòu)；底盤包括行走機構(gòu)，傳動方案及驅(qū)動電機等的選擇；最后進(jìn)行布局及確定整體的三維模型。
　　采用多體系統(tǒng)離散時間傳遞矩陣法建立空間運動救援機器人的動力學(xué)方程，從多剛體系統(tǒng)動力學(xué)的角度，利用離散時間傳遞矩陣法，結(jié)合線性紐馬克-β積分法和非線性函數(shù)，建立救援機器人的移動車體與機械臂整體的運動學(xué)與動力學(xué)統(tǒng)一模型。
　　結(jié)合所

3、設(shè)計的救援機器人，提取其基本參數(shù)。根據(jù)運動情況，討論邊界條件，并用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)值仿真研究，得到救援機器人在運動過程中各個關(guān)節(jié)位移、旋轉(zhuǎn)角度、內(nèi)力與力矩的曲線圖，最后對機器人的運動進(jìn)行力學(xué)特性分析。為驗證傳遞矩陣法模型的正確性，應(yīng)用D-H坐標(biāo)法得到運動學(xué)模型的曲線，對其位移曲線進(jìn)行比較，結(jié)果表明傳遞矩陣法所得結(jié)果正確。
　　最后分析災(zāi)害現(xiàn)場的環(huán)境與救援任務(wù)，將任務(wù)進(jìn)行劃分，得到子任務(wù)。采用關(guān)節(jié)空間過路徑點的三次多項式插值法