本文選題：機(jī)器人系統(tǒng) + 碰撞動(dòng)力學(xué)�。� 參考：《天津工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：機(jī)器人系統(tǒng)的碰撞問(wèn)題是實(shí)際工程技術(shù)中一個(gè)重要的研究課題,碰撞會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的精度和穩(wěn)定性,引起機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)形態(tài)的巨大變化。同時(shí),碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的較大沖擊力可能損壞系統(tǒng)或者目標(biāo)物,因此,對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行研究,具有很強(qiáng)的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本學(xué)位論文基于碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的碰撞沖量和碰撞沖量矩理論建立機(jī)器人系統(tǒng)碰撞動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)碰前軌跡規(guī)劃和碰后動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行了研究。本學(xué)位論文的主要研究工作如下:利用Lagrange方程,建立機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,并以此為基礎(chǔ)根據(jù)經(jīng)典碰撞理論與恢復(fù)系數(shù)方程,推導(dǎo)得到碰撞時(shí)系統(tǒng)的外部碰撞沖量求解模型;該模型中碰撞點(diǎn)的速度與碰撞沖量之間是解耦的,有利于計(jì)算求解;基于Newton—Euler方程,采用相對(duì)坐標(biāo)法,建立串聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)的內(nèi)部沖擊動(dòng)力學(xué)模型,探討平面三桿機(jī)器人碰撞構(gòu)型對(duì)內(nèi)、外部沖擊的影響,分析連桿質(zhì)量和長(zhǎng)度兩個(gè)物理參數(shù)對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)部沖擊的影響。介紹閉鏈系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的環(huán)路方程法及L-D動(dòng)力學(xué)建模方法,引出建立閉鏈系統(tǒng)內(nèi)部沖擊動(dòng)力學(xué)模型所需的一階運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)矩陣,基于串聯(lián)支鏈內(nèi)部沖擊動(dòng)力學(xué)理論,建立平面閉鏈五桿機(jī)器人機(jī)構(gòu)內(nèi)部沖擊動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)冗余機(jī)器人關(guān)節(jié)空間自運(yùn)動(dòng)特性,以平面三桿機(jī)器人為實(shí)例,通過(guò)建立其逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解析解,采用零空間優(yōu)化法進(jìn)行碰前軌跡優(yōu)化研究,分析零空間優(yōu)化法對(duì)碰撞沖量的減小效應(yīng)。根據(jù)碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的沖量原理和高斯最小約束原理,運(yùn)用求多變量函數(shù)極值的方法,建立多剛體系統(tǒng)接觸碰撞后瞬時(shí)速度求解方程式,通過(guò)數(shù)值仿真,分析和探討碰撞后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
[Abstract]:The collision problem of robot system is an important research subject in practical engineering technology. Collision will affect the accuracy and stability of the system operation and cause great changes in the dynamics of the robot system. At the same time, the impact force produced in the collision process may damage the system or the object. Therefore, the research on the collision problem of the robot system has a strong theoretical significance and practical application value. Based on the collision impulse and collision impulse moment theory, this dissertation establishes the collision dynamics model of robot system, and studies the problem of trajectory planning and dynamic response after collision. The main research work of this dissertation is as follows: using Lagrange equation, the dynamic model of robot system is established, and based on the classical collision theory and restoration coefficient equation, In this model, the velocity of the collision point is decoupled from the collision impulse, which is advantageous to the calculation and solution. Based on the Newton-Euler equation, the relative coordinate method is used. The internal impact dynamics model of the series robot system is established. The impact of the collision configuration of the planar three-bar robot on the internal and external impact is discussed. The influence of the physical parameters of the connecting rod mass and length on the internal impact of the joint is analyzed. The loop equation method and L-D dynamic modeling method for the kinematics analysis of closed chain system are introduced. The first order motion influence coefficient matrix needed to establish the internal impact dynamics model of closed chain system is derived, based on the theory of internal impact dynamics of series branching chain. The internal impact dynamics model of planar closed chain five-bar robot mechanism is established. According to the self-motion characteristics of redundant robot joints, taking the planar three-bar robot as an example, the inverse kinematics analytical solution is established, and the zero-space optimization method is used to optimize the collision trajectory. The reduction effect of zero space optimization method on collision impulse is analyzed. According to the impulse principle and the Gao Si minimum constraint principle in the course of collision, using the method of finding the extremum of multivariable function, the equation of instantaneous velocity of multi-rigid body system after contact collision is established, and the equation is solved by numerical simulation. The dynamic characteristics of the system after collision are analyzed and discussed.
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

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