基于adams虚拟平台的多关节机器人动力学分析

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1、北方工业大学硕士学位论文摘要一般而言，多关节通用机器人的动力学分析可归属于具有理想约束的完整系统和囊刚体动力学的范畴，对机器人做动力学分析的主要目的有两个：其一是用于优化控制，通过引入基于机器人动力学特性的控制规律，改善机器人控制的动态和静态品质，实功更精细的轨迹跟踪；其二是用于优化结构，一个合理设计的机器人系统应该具有尽可制轻的非线性耦合性和采用恰如其分的驱动力。本文的任务是完成上述目标的基础性部分，即对我校自行研制的第一台6自由度通用机器人进行运动学和动力学计算，并做了相应的仿真分析。所完成的主要工作包括，建立了该机器人的串联6杆运动坐标体系，及其等效简健结构的多刚体动

2、力学模型，对上述模型进行了运动学和动力学分析，给出了该机器人孬统的运动方程及雅可比矩阵，并导出了其简化结构多剐体系统的第二类Lagrange动力学方程组。在此基础上，还运用ADAMS样机技术对虚拟的该机器人系统做了考虑重力影响创运动学仿真：即，先借助Pm／E的参数化建模功能建立了该6自由度通用机器人的虚拟三维实体模型，并通过专用接口模块Mechanism／Pro将该虚拟机器人导入ADAMS平台，再参照机器人实际的几何参数、物理特眭以及约束条件，建立了该虚拟6自由度机器人的运动学仿真模型，并在有重力作用下，进行空间轨迹跟踪的仿真，获取了一系列的重要结果，为优化机器人结构和提升

3、控制品质的后续研究工作提供有价值的数据信息。上述工作还表明，与其他借助各种编程语言搭建仿真平台和进行仿真的做法相比，采用ADAMS虚拟样机技术可将所有仿真任务有机地结合在一起，从而可以极大地提高工作效率，避免了其他做法存在的编程过程复杂、费时费力、对研究人员要求高、通用性不高和为不同项目搭建不同平台的缺点。此外，本文综合运用ADAMS／Control模块和MATLAB／Simulink模块，对实现该机器人考虑动力学因素的动态控制仿真方法做了初步探讨。关键词：机器人动力学分析ADAMS一1一北方T业大学硕士学位论文TheDynamicAnalysisoftheMultiple

4、-jointRobotBasedonADAMSVinualConsoleAbstractGenerallyspeaking,thedynamicanalysisofGeneralSystemStructureofMulti-jointRobotbelongstothecategoryofholonomicsystemontheconditionofidealconstraintandmulti-rigidbodysystemdynamics．Themainsubjectsofstudyonrobotsdynamicsshownastwo：Thefirstistooptima

5、lcontrol，thatistosay,toimprovethedynamicandstaticqualityofrobotcontr01．andtoimplementefficientllytrajectorytrackingbasedonthecontrollogicofrobotdynamiccharacteristics；thesecondisstructureoptimization，areasonabledesignedrobotsystemshouldhaveasLightaspossiblenonlinearandcoupling,adoptthemost

6、appropriatedrivingforce．ThispaperdealswiththebasicpartoftheabovegDals．ThatistocarryoutthekinematicsanddynamiccalculationoftheGeneralSystemStructureof6-DOFRobotbyourcollege，andmakecorrespondingsimulationanalysis．Inthepaper,itestablishesthemotionreferencecoordinatesystemofserial6-linkmanipul

7、atorandthesimplified-structureoftheMulti—rigidbodydynamicsmodel．Afterkinematicanddynamicanalysis,itpresentskinematicequationandJacobimatrixoftherobot．AnditeducesthesecondkindofLagrangedynamicequationgroupforthesimplified—structureoftheMulti-rigidbodysystem．The