柔性欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃.pdf

1、隨著人們對(duì)宇宙探索的不斷深入，對(duì)輕質(zhì)、高速、節(jié)能的空間機(jī)器人的研究顯得尤為重要和迫切，同時(shí)也要求原有的空間機(jī)器人能具有更好的容錯(cuò)性能和在故障狀態(tài)下仍然可以完成任務(wù)的能力。欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂就是在這樣的背景下出現(xiàn)的一種新類型的機(jī)器人，其主要特點(diǎn)是輸入空問(wèn)(即控制空間)維數(shù)小于位形空間維數(shù)。同時(shí)，被動(dòng)關(guān)節(jié)的約束方程又是不可積的，具有二階非完整約束特性?？刂七@種系統(tǒng)已經(jīng)成為機(jī)器人學(xué)和控制工程領(lǐng)域的一個(gè)主要焦點(diǎn)。 本文以平面二連桿欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂

2、為主要研究對(duì)象，應(yīng)用平均方法和龐卡萊映射分析對(duì)象的動(dòng)力學(xué)行為，并據(jù)此給出一種可行的控制方法。論文內(nèi)容主要包括可以分為下面三個(gè)部分： 第一部分介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)欠驅(qū)動(dòng)和柔性機(jī)器人方面的研究現(xiàn)狀和前景。并深入學(xué)習(xí)了非線性動(dòng)力學(xué)的有關(guān)理論和方法； 第二部分針對(duì)平面2R欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂建立了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，采用非線性動(dòng)力學(xué)理論中的平均方法和龐卡萊映射方法，分析了平面2R欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂在小幅振蕩輸入作用下的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)行為，揭示了如下基本事

3、實(shí)：(1)、在同一小振幅和高頻率周期輸入作用下，被動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)隨初始狀態(tài)的不同而做不同振幅的周期運(yùn)動(dòng)；(2)、在被動(dòng)關(guān)節(jié)初始狀態(tài)相同的條件下，不同小振幅和相同頻率周期輸入作用下，被動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)為不同振幅的周期運(yùn)動(dòng)；(3)、以上(1)、(2)兩種周期運(yùn)動(dòng)的相軌跡是相交的?；谝陨蟿?dòng)力學(xué)分析結(jié)果提出一種欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂被動(dòng)關(guān)節(jié)位置控制的開(kāi)環(huán)振蕩輸入控制方法，并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真證明這種方法是可行的。 第三部分應(yīng)用假設(shè)模態(tài)法和拉格朗日方程建立了柔