發(fā)布時間：2021-12-27 20:15

　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會的發(fā)展,機(jī)器人技術(shù)作為一門多學(xué)科融合的技術(shù),在各個領(lǐng)域得到廣泛使用。機(jī)器人的技術(shù)與發(fā)展,影響著社會與生活,機(jī)械手臂操作精確,而輪式機(jī)器人則反應(yīng)迅速、運(yùn)動速度快。對將輪式機(jī)器人與機(jī)械手臂結(jié)合的非完整輪式機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行研究對于人類生活與社會發(fā)展具有重要的意義。如何實現(xiàn)最完美的人機(jī)結(jié)合,實現(xiàn)對于機(jī)器人的設(shè)計與控制,使機(jī)器人能更方便的為人類所利用,完成更多高精度、高要求的工作,更好的適應(yīng)目前發(fā)展的要求,成為本文的研究重點(diǎn)。本文以非完整輪式機(jī)械臂為主要研究對象,尋找最優(yōu)的動力學(xué)分析方法與最優(yōu)的機(jī)械臂軌跡控制方法,主要研究結(jié)果如下:（1）運(yùn)用傳統(tǒng)的Routh方程對非完整輪式機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)建模,通過Matlab模擬仿真,分析出運(yùn)用Routh方程在對非完整輪式機(jī)械臂模擬時存在不足,約束方程出現(xiàn)違約現(xiàn)象。（2）采用基于高斯最小拘束原理的準(zhǔn)坐標(biāo)方法對非完整輪式機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)建模與分析,運(yùn)用Matlab進(jìn)行仿真模擬,并與運(yùn)用Routh方程的模擬仿真結(jié)果對比,兩種方法都可以模擬出模型的運(yùn)動,準(zhǔn)坐標(biāo)方法沒有出現(xiàn)違約,而運(yùn)用Routh方程約束方程存在誤差,隨著仿真時間增加,基于... 

【文章來源】：青島理工大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

1機(jī)遇號火星車國內(nèi)在輪式移動機(jī)械臂研究方面起步較晚，雖然發(fā)展的時間短一些，但是在

青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文14圖2.2.1二輪小車車體模型兩輪小車受到地面的約束，A的坐標(biāo),，車輪與地面的夾角即車體旋轉(zhuǎn)角為，左右兩側(cè)輪子旋轉(zhuǎn)角度，，假設(shè)輪子不會與地面發(fā)生滑動，小車質(zhì)量為。為描述移動機(jī)器人車輪于地面間的運(yùn)動性質(zhì)，將系統(tǒng)的廣義坐標(biāo)選取如下：φφ(2.2.5)系統(tǒng)車體A的質(zhì)心坐標(biāo)為：A=(2.2.6)由于受到的約束本質(zhì)是對其速度進(jìn)行限制，對于速度的約束，在假設(shè)車輪只有滾動沒有滑動的前提下，此時車體的非完整約束條件為：0(2.2.7)車輪與地面之間的運(yùn)動無滑動為純滾動運(yùn)動，在任何時候車輪與車體運(yùn)動都保持一致的方向，具有相同的非完整性約束條件。假設(shè)機(jī)器人在任意時刻都不產(chǎn)生橫向側(cè)滑，而是保持前后運(yùn)動或者轉(zhuǎn)動�，F(xiàn)在假設(shè)輪子為剛體，在無滑動的純滾動的條件下，我們可以列出以下非完整運(yùn)動學(xué)約束方程：000(2.2.8)定義廣義坐標(biāo)向量,,,,,由上式可以得到具有不可積分性質(zhì)的Pfaff約束矩陣：00000(2.2.9)

青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文16對移動機(jī)器人左右兩輪的施加不同得驅(qū)動力控制輸入，車體系統(tǒng)可以運(yùn)動到設(shè)定的任意位置，到達(dá)任何想設(shè)定的運(yùn)動狀態(tài)。通過上述分析為后面章節(jié)提供了模型支撐，為后續(xù)的分析提供了理論基礎(chǔ)，可以更好的了解車體系統(tǒng)。當(dāng)初始條件時，式中的前兩個方程不可積分，因而對于車輪旋轉(zhuǎn)定位狀態(tài)分析時，可以將其在路面上的滾動描述為非完整約束系統(tǒng)。假如有一半徑為在一直線上做無滑動純滾動的滾輪，滾輪位形可以通過滾輪中心A坐標(biāo),以及轉(zhuǎn)角來確定，滾輪與直線接觸點(diǎn)B為速度瞬心。圖2.2.2純滾動的滾輪模型對滾輪進(jìn)行分析，設(shè)該系統(tǒng)的廣義坐標(biāo)為：(2.2.21)質(zhì)心高度=,車體受到的運(yùn)動約束方程為：·=10==0(2.2.22)上式中一個代表幾何約束一個代表速度約束，但是速度約束可以通過積分表示：=C（C為積分常數(shù)）(2.2.23)由此可知約束可以積分，代表著車輪系統(tǒng)的運(yùn)動約束形式是完整約束。這種系統(tǒng)就是完整系統(tǒng)。2.3本章小結(jié)本章主要從約束、狀態(tài)變量，廣義坐標(biāo)以及自由度概念入手，介紹非完整系統(tǒng)動力學(xué)的基本構(gòu)成，并對非完整約束的條件，非完整約束的特征，非完整約束

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]關(guān)于分析力學(xué)的基礎(chǔ)與展望[J]. 郭永新,劉世興.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2019(05)
[2]桿網(wǎng)系統(tǒng)基于高斯原理的動力學(xué)建模[J]. 劉延柱.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2018(04)
[3]動力學(xué)普遍定理對非完整動力學(xué)的應(yīng)用——分析力學(xué)札記之二十九[J]. 梅鳳翔.  力學(xué)與實踐. 2017(03)
[4]基于李雅普諾夫指數(shù)的非完整約束系統(tǒng)穩(wěn)定性[J]. 劉云平,李渝,陳城,張永宏.  華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(12)
[5]基于廣義坐標(biāo)形式的高斯最小拘束原理的多剛體系統(tǒng)動力學(xué)建模[J]. 姚文莉.  北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
[6]分析動力學(xué)中的基本方程與非完整約束[J]. 劉才山.  北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
[7]Cosserat生長彈性桿動力學(xué)的Gauss最小拘束原理[J]. 薛紜,曲佳樂,陳立群.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2015(07)
[8]基于高斯原理的Cosserat彈性桿動力學(xué)模型[J]. 劉延柱,薛紜.  物理學(xué)報. 2015(04)
[9]廣義坐標(biāo)形式的高斯最小拘束原理及其推廣[J]. 姚文莉,戴葆青.  力學(xué)與實踐. 2014(06)
[10]含單邊非完整約束飛機(jī)滑跑的建模與仿真方法[J]. 徐梓堯,王琪.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2015(05)

博士論文
[1]基于視覺伺服的非完整輪式移動機(jī)器人控制研究[D]. 陸群.浙江工業(yè)大學(xué) 2018
[2]時間尺度上非完整系統(tǒng)動力學(xué)及其積分理論研究[D]. 金世欣.南京理工大學(xué) 2018
[3]非完整輪式移動機(jī)器人的運(yùn)動控制[D]. 馬海濤.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[4]輪式移動機(jī)器人的運(yùn)動控制[D]. 祝曉才.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]主動懸架移動機(jī)械臂的動力學(xué)及其控制策略研究[D]. 謝知航.湖南工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于ROS的輪式移動機(jī)械臂軌跡規(guī)劃研究[D]. 郭建根.安徽工程大學(xué) 2019
[3]基于事件觸發(fā)的非完整輪式移動機(jī)器人的軌跡跟蹤控制[D]. 謝忱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[4]欠驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的運(yùn)動奇異性與控制[D]. 錢冠杰.武漢理工大學(xué) 2018
[5]移動機(jī)械臂的運(yùn)動控制與軌跡規(guī)劃算法研究[D]. 鄭秀娟.武漢科技大學(xué) 2012
[6]帶有機(jī)械臂的兩輪可重構(gòu)移動機(jī)器人的設(shè)計與研究[D]. 黎雄.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[7]關(guān)于非完整動力學(xué)的幾個基本問題[D]. 金波.湖南大學(xué) 2003



本文編號：3552659