柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)動(dòng)力特性及其優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)具有能耗低、驅(qū)動(dòng)裝置小、操作速度高、承載能力大、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),在軍事、宇航、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中的應(yīng)用有著顯著的優(yōu)勢,因而成為機(jī)器人研究和應(yīng)用領(lǐng)域的前沿課題.目前對于柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)的研究主要集中于系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等方面,對于動(dòng)力特性和最優(yōu)化設(shè)計(jì)卻很少涉及.柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)決定了系統(tǒng)的動(dòng)力性能,因此,研究其動(dòng)力特性對于系統(tǒng)動(dòng)力性能的優(yōu)化和高性能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都有著重要的意義.該文研究了柔性機(jī)器

2、人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)的動(dòng)力特性,并利用其動(dòng)力特性對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).首先,建立了柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型.對基于Langrange方程和有限元法建立的兩平面3R柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作零自由度剛性負(fù)載的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo),并進(jìn)一步對其操作精度、關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩和最大應(yīng)力進(jìn)行仿真分析.然后,深入分析了柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)的動(dòng)力特性.柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)參數(shù)決定了系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣,從而決定了系統(tǒng)的動(dòng)力性能,因而系統(tǒng)參數(shù)和其動(dòng)

3、力特性之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系.該文通過對單元?jiǎng)恿W(xué)方程進(jìn)行理論推導(dǎo),得到了單元參數(shù)和單元固有頻率之間的變化規(guī)律,并且通過數(shù)值仿真分析了系統(tǒng)的截面參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)對系統(tǒng)固有頻率、動(dòng)力性能的影響.最后,對柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)進(jìn)行了最優(yōu)化設(shè)計(jì).根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)動(dòng)力特性之間的內(nèi)在聯(lián)系,利用非線性規(guī)劃法,進(jìn)行了柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計(jì)和截面最優(yōu)化設(shè)計(jì),同時(shí)進(jìn)一步進(jìn)行材料的選擇,從而求出最小重量解.對優(yōu)化前后的系統(tǒng)進(jìn)行比較,