冗余度柔性協(xié)調(diào)操作機器人的運動學(xué)和動力學(xué)研究.pdf

1、該文首次將冗余度機器人、全柔性桿機器人和協(xié)調(diào)操作機器人這三個方面的研究加以融合,以冗余度柔性機器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)為研究對象,在冗余度柔性機器人協(xié)調(diào)操作剛性負載和柔性負載的模型和運動學(xué)分析、動力學(xué)分析、系統(tǒng)性能評價指標(biāo)、運動規(guī)劃和動力規(guī)劃等方面進行了系統(tǒng)深入地研究.首先,利用有限元方法和Lagrange方程,首次建立冗余度柔性機器人協(xié)調(diào)操作剛性負載和柔性負載的動力學(xué)模型,對兩平面4R冗余度柔性機器人協(xié)調(diào)操作一剛性負載和一柔性梁進行不同目標(biāo)任

2、務(wù)的對比數(shù)值仿真和運動學(xué)分析,指出任務(wù)空間和機器人關(guān)節(jié)初始位形均是影響系統(tǒng)運動學(xué)性能的因素;在對系統(tǒng)精度要求較高并且負載與機器人桿件具有接近的尺寸、材料更輕、剛度相近或更小時,需要考慮負載的柔性,以獲知更精確的負載位姿信息,提高系統(tǒng)精度.該模型的建立為該文的整個研究工作奠定了基礎(chǔ).其次,進行了冗余度柔性協(xié)調(diào)操作機器人系統(tǒng)的動力學(xué)分析.指出在計算柔性機器人桿件的動應(yīng)力時應(yīng)注意彈性位移和彈性變形的差別,分析了柔性機器人和彈性機構(gòu)的動應(yīng)力計算

3、方法的區(qū)別,定義了單元相對坐標(biāo),首次明確地給出了采用單元相對坐標(biāo)計算柔性協(xié)調(diào)操作機器人各桿的(最大)動應(yīng)力的方法,研究了柔性機器人各桿最大動應(yīng)力發(fā)生位置的分布情況.再次,針對目前尚無相應(yīng)柔性機器人性能評價指標(biāo)的情況,根據(jù)柔性機器人具有的彈性變形特點,綜合運動學(xué)和動力學(xué)因素的影響,創(chuàng)新提出了柔性機器人系統(tǒng)的性能評價指標(biāo):變形度指標(biāo)和變形能量度指標(biāo).然后,進行了冗余度柔性協(xié)調(diào)操作機器人系統(tǒng)的運動規(guī)劃.最后,進行了冗余度柔性協(xié)調(diào)操作機器人的動