柔性機器人接觸碰撞動力學(xué)本質(zhì)上是一種非定常、變拓?fù)�、非線性的動力學(xué)過程，建立合理的接觸-碰撞模型是解決柔性機器人碰撞動力學(xué)問題的關(guān)鍵。為正確估計由于碰撞引起柔性機器人系統(tǒng)動力學(xué)特性的變化，本文針對機器人工作時與其工作環(huán)境發(fā)生碰撞的情形，在柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)建模理論的基礎(chǔ)上，研究柔性機器人的碰撞動力學(xué)效應(yīng)。在此所研究的系統(tǒng)是由n根柔性的或者剛-柔混合的長細(xì)桿，通過轉(zhuǎn)動鉸連接起來的鏈?zhǔn)綑C器人系統(tǒng)。柔性機器人的運動以4×4階齊次變換矩陣為基礎(chǔ)建立相對坐標(biāo)系來表述，運用假設(shè)模態(tài)法處理桿件變形。為了研究接觸碰撞過程中系統(tǒng)的動力學(xué)行為，采用Hertz接觸理論和非線性阻尼理論建立接觸-碰撞模型，運用拉格朗日動力學(xué)方程推導(dǎo)得到n桿柔性機器人含碰撞的動力學(xué)方程。推導(dǎo)得到的動力學(xué)方程中的速度是連續(xù)的，方程可直接進行求解。再編制仿真程序，使用的數(shù)值算法保證了計算結(jié)果的合理性。通過數(shù)個典型算例仿真分析了結(jié)構(gòu)柔性對柔性機器人動力學(xué)特性的影響和碰撞過程中柔性機器人系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)，驗證了本文所提出理論與算法的有效性。 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省211工程院校

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

1‘1工業(yè)機器人和太空機器人

理工大學(xué)碩士論文柔性機器人碰撞動力學(xué)效應(yīng)研究通過相應(yīng)的矩陣變換便可以得到該點相對于機座坐標(biāo)系的位置。為了便于描述，本文的柔性桿在未變形時均為直桿，在桿的近端和遠(yuǎn)端各建連體坐標(biāo)系匯231。近端坐標(biāo)系[xay。z，〕，固定在第i桿件的近端(在鉸i端)，二。變形時的中心軸，這個坐標(biāo)系作為第i根桿件的基礎(chǔ)參考系;遠(yuǎn)端坐標(biāo)系[x口定在桿件i的遠(yuǎn)端(在鉸i+1端處)，x‘沿著桿件i的軸線，方向指向遠(yuǎn)離桿，即與x。的相同方向。在桿件i未變形時，〔凡兒z‘]，看作是[x。凡z。]，沿桿件向平移桿件i的長度毛而成;坐標(biāo)系[從氣H:]，是桿件i的D一H坐標(biāo)系，固i桿件的遠(yuǎn)端，坐標(biāo)系[xJy‘zJ]，與坐標(biāo)系【H二氣H:〕，并不一定重合，它們之間的次變換矩陣dH，是一個常數(shù)陣;坐標(biāo)系[H二凡H:〕:固定在桿件i的近端，鉸時，[H:氣H:工與【Hx凡H:l卜，重合，它們之間的變換矩陣月萬廠，只是關(guān)于鉸iq，的函數(shù)�！矎姆睭z〕:與[x，兒z。]，并不重合，它們之間的齊次變換矩陣Hb，也常數(shù)陣。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]柔性桿柔性鉸機器人動力學(xué)分析[J]. 章定國,周勝豐.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2006(05)
[2]結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析中接觸—碰撞界面算法研究[J]. 趙隆茂.  太原理工大學(xué)學(xué)報. 2001(05)
[3]多體系統(tǒng)斜碰撞動力學(xué)中的結(jié)構(gòu)柔性效應(yīng)[J]. 劉才山,陳濱,王示.  振動與沖擊. 2000(02)
[4]考慮摩擦作用的多柔體系統(tǒng)點—面碰撞模型[J]. 劉才山,陳濱,王玉玲.  中國機械工程. 2000(06)
[5]多柔體系統(tǒng)碰撞動力學(xué)研究綜述[J]. 劉才山,陳濱.  力學(xué)進展. 2000(01)
[6]結(jié)構(gòu)柔性對系統(tǒng)碰撞動力學(xué)響應(yīng)的影響[J]. 劉才山,陳濱.  北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2000(01)
[7]柔性機器人動力學(xué)建模的一種方法[J]. 邊宇樞,陸震.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 1999(04)
[8]碰撞振動及其典型現(xiàn)象[J]. 金棟平,胡海巖.  力學(xué)進展. 1999(02)
[9]多點碰撞動力學(xué)的規(guī)范求解[J]. 章定國.  力學(xué)學(xué)報. 1998(02)
[10]空間伸展機構(gòu)接觸碰撞的動力學(xué)分析[J]. 劉錦陽,洪嘉振.  宇航學(xué)報. 1997(03)

博士論文
[1]柔性撞擊系統(tǒng)的建模、精細(xì)算法及控制研究[D]. 趙玉立.西北工業(yè)大學(xué) 2003

碩士論文
[1]柔性機器人碰撞動力學(xué)建模及其仿真[D]. 華衛(wèi)江.南京理工大學(xué) 2005



本文編號：3629119