機器人系統(tǒng)碰撞動力學建模與仿真分析.pdf

1、機器人系統(tǒng)的碰撞問題是實際工程技術(shù)中一個重要的研究課題，碰撞會影響系統(tǒng)運行的精度和穩(wěn)定性，引起機器人系統(tǒng)動力學形態(tài)的巨大變化。同時，碰撞過程中產(chǎn)生的較大沖擊力可能損壞系統(tǒng)或者目標物，因此，對機器人系統(tǒng)的碰撞問題進行研究，具有很強的理論意義和實際應用價值。本學位論文基于碰撞過程中產(chǎn)生的碰撞沖量和碰撞沖量矩理論建立機器人系統(tǒng)碰撞動力學模型，并對碰前軌跡規(guī)劃和碰后動態(tài)響應問題進行了研究。
　　本學位論文的主要研究工作如下:
　　利

2、用Lagrange方程，建立機器人系統(tǒng)的動力學模型，并以此為基礎(chǔ)根據(jù)經(jīng)典碰撞理論與恢復系數(shù)方程，推導得到碰撞時系統(tǒng)的外部碰撞沖量求解模型;該模型中碰撞點的速度與碰撞沖量之間是解耦的，有利于計算求解;基于Newton—Euler方程，采用相對坐標法，建立串聯(lián)機器人系統(tǒng)的內(nèi)部沖擊動力學模型，探討平面三桿機器人碰撞構(gòu)型對內(nèi)、外部沖擊的影響，分析連桿質(zhì)量和長度兩個物理參數(shù)對關(guān)節(jié)內(nèi)部沖擊的影響。
　　介紹閉鏈系統(tǒng)運動學分析的環(huán)路方程法及L-

3、D動力學建模方法，引出建立閉鏈系統(tǒng)內(nèi)部沖擊動力學模型所需的一階運動影響系數(shù)矩陣，基于串聯(lián)支鏈內(nèi)部沖擊動力學理論，建立平面閉鏈五桿機器人機構(gòu)內(nèi)部沖擊動力學模型。
　　根據(jù)冗余機器人關(guān)節(jié)空間自運動特性，以平面三桿機器人為實例，通過建立其逆運動學解析解，采用零空間優(yōu)化法進行碰前軌跡優(yōu)化研究，分析零空間優(yōu)化法對碰撞沖量的減小效應。
　　根據(jù)碰撞過程中產(chǎn)生的沖量原理和高斯最小約束原理，運用求多變量函數(shù)極值的方法，建立多剛體系統(tǒng)接觸碰撞