一類可控欠驅(qū)動機器人的動力學特性研究.pdf

1、欠驅(qū)動機器人具有靈活性高、能耗低等優(yōu)點，近年來已成為機器人研究領(lǐng)域的熱點問題。但是目前對欠驅(qū)動機器人的研究主要是針對幾種現(xiàn)有的典型的欠驅(qū)動機器人系統(tǒng)。隨著科學研究的深入，設(shè)計和研究新型的欠驅(qū)動機構(gòu)以滿足實際應(yīng)用的需求顯得尤為重要。而對于較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的欠驅(qū)動機器人要實現(xiàn)高質(zhì)量的控制，必須要基于被控對象的動態(tài)特性。機器人處于不同位形時，加于各關(guān)節(jié)的驅(qū)動力是時變的，并且可以由系統(tǒng)的動力學方程給以確定。因此，如何準確地建立機器人的動力學模型，從而

2、實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確控制，一直是機器人動力學研究者追求的目標。本論文以一種新型基于非完整約束的可控欠驅(qū)動機械臂為研究對象，將非完整力學與欠驅(qū)動機器人理論相結(jié)合，研究其動力學特性。
　　 依據(jù)欠驅(qū)動機器人系統(tǒng)動力學的相關(guān)原理，利用拉格朗日-達朗貝爾方程建立了摩擦圓盤運動傳遞機構(gòu)的動力學模型。然后，通過在Matlab軟件中編程對該模型進行仿真，通過改變機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)獲得較好的力矩特性。
　　 結(jié)合非完整力學，應(yīng)用廣義坐標下的查浦

3、雷金方程，建立了欠驅(qū)動機械臂的動力學模型。揭示了兩驅(qū)動電機力矩與機械臂運動的關(guān)系。最后，利用Simulink仿真平臺對該模型進行仿真，得出機械臂按預(yù)定路徑運動時兩個驅(qū)動電機需輸入的力矩。通過仿真發(fā)現(xiàn)兩個電機的轉(zhuǎn)矩曲線和機械臂各關(guān)節(jié)的運動曲線都較為平緩，具有較好的動力學特性，可實現(xiàn)平穩(wěn)運動。
　　 為驗證所建立的動力學模型的正確性，對欠驅(qū)動機械臂的運動進行了實驗研究。在實驗過程中，用仿真得到的兩個電機的驅(qū)動力矩控制電機轉(zhuǎn)動，并采集