TPM手控器的運動彈性動力學(xué)研究.pdf

1、TPM手控器是由桿件系統(tǒng)組裝而成的復(fù)雜空間桿系結(jié)構(gòu),它帶有局部閉鏈,是空間主—從機(jī)器人操作系統(tǒng)的主手.傳統(tǒng)的分析方法是將手控器看作一個多剛體力學(xué)模型進(jìn)行分析.近年來,機(jī)器人的操作臂朝著自身質(zhì)量小、臂長、負(fù)載大等方向發(fā)展,結(jié)構(gòu)具有柔性.因此,為便于操作臂的精確控制,考慮臂桿柔性的操作臂運動學(xué)、動力學(xué)研究非常重要.本文以TPM手控器為對象進(jìn)行了下述研究:對TPM手控器機(jī)械臂進(jìn)行了運動學(xué)分析.應(yīng)用D-H通用方法,建立各連桿的坐標(biāo)系統(tǒng),用齊次變

2、換矩陣描述相鄰兩連桿的空間關(guān)系,進(jìn)而推導(dǎo)出爪手坐標(biāo)系相對于參考坐標(biāo)系的等價齊次坐標(biāo)變換矩陣,建立起TPM手控器的運動學(xué)方程,并研究操作空間速度與關(guān)節(jié)空間速度之間的關(guān)系.對TPM手控器機(jī)械臂進(jìn)行了逆運動學(xué)分析.應(yīng)用代數(shù)法和幾何規(guī)劃法相結(jié)合的方法,建立TPM手控器逆運動學(xué)分析模型,給定手部任意空間位置,即可惟一確定各關(guān)節(jié)在空間的正確位姿,正、逆運動學(xué)可實現(xiàn)實時交互求解.對TPM手控器進(jìn)行了運動彈性動力分析.TPM手控器是帶有局部閉鏈的復(fù)雜空

3、間機(jī)構(gòu),其各桿的截面形狀、尺寸及在空間的相對位置,對其自身的頻率特性及動力學(xué)性能的影響具有什么樣的規(guī)律,目前相關(guān)的研究報道還很少見.本文采用瞬時結(jié)構(gòu)假定方法,將TPM手控器機(jī)械臂在操作空間內(nèi)離散成不同位置的結(jié)構(gòu),建立起有限元分析模型,對其進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)分析和運動彈性動力分析,從控制彈性變形和降低低階諧振目標(biāo)出發(fā),對TPM手控器機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,并給出了優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù).最后應(yīng)用廣義慣性橢圓概念,對TPM手控器的動力學(xué)性能進(jìn)行評價