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1、第32卷第1期长春工业大学学报(自然科学版)Vol32No.12011年02月JournalofChangchunUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Feb2011柔性机械臂动力学建模与控制方法研究进展*杨敏,刘克平(长春工业大学电气与电子工程学院,吉林长春130012)摘要:柔性机械臂具有质量轻、惯性小、能耗低等优点,随着机器人技术的发展,针对柔性机械臂的精确建模和有效控制成为国内外学者的重要研究课题。从柔性机械臂动力学建模和动力学控制方法两方
2、面,介绍了近十年国内外学者的研究现状和最新技术的发展,在此基础上对各种方法的优缺点进行分析和比较,并对今后的发展进行了展望。关键词:柔性机械臂;动力学建模;控制策略中图分类号:TP24文献标志码:A文章编号:16741374(2011)01000707Theresearchadvancesinmodelingandcontrolmethodforflexiblemanipulator*YANGMin,LIUKeping(SchoolofElectrical&ElectronicEngineering,ChangchunUniversityofTe
3、chnology,Changchun130012,China)Abstract:Flexiblemanipulatorshavetheadvantagesoflightweighted,lessinertiaandlowenergyconsumption.Withthedevelopmentofrobottechnology,thecontrolandmodelingfortheflexiblemanipulatorsbecomethehottopicthearea.Hereinthepaper,weintroducethedevelopmentsofther
4、esearchesinboththedynamicmodelingandcontrol,comparethefeaturesamongthemethods,andprospectthefuturetrend.Keywords:flexiblemanipulator;dynamicmodelling;controlstrategy.性系统,而且也是系统动力学特性与控制特性相0引言互耦合的非线性系统。所以建立准确、实用的动近年来,随着宇航技术与机器人技术的快速力学模型,是设计柔性臂高性能控制器的重要前发展,越来越多的由若干个柔性组件构成的多柔提条件。针对柔性机
5、械臂建模理论与控制方法的体系统应用到工业和航空航天领域中。柔性机械综述性文章也有报道,但基本是十年前的研究成[12]臂作为最简单的非平面多柔体系统,被广泛用作果总结。文中旨在对近十年来柔性机械臂建多柔体系统研究模型。然而,柔性机械臂的动力模和控制问题的国内外发展现状及趋势做一个小学系统非常复杂,其不仅是一个刚柔耦合的非线结。收稿日期:20110111基金项目:教育部留学回国人员科研启动基金(2007[24]);吉林省科技发展支撑计划项目(20090426)作者简介:杨敏(1986-),女,汉族,安徽泗县人,长春工业大学硕士研究生,主要从事柔性机
6、械臂的建模与控制方向研究,Email:yangmin20053187@163.com.*联系人:刘克平(1971-),男,汉族,吉林汪清人,长春工业大学教授,博士,主要从事复杂系统的建模、优化与控制方向研究,Email:liukeping@mail.ccut.edu.cn.8长春工业大学学报(自然科学版)第32卷[14]柔耦合系统建立了动力学方程。何斌提出了1柔性机械臂的动力学建模理论研究几何非线性柔性机械臂动力学有限段传递矩阵建1.1描述柔性体变形的常用方法模方法,该方法既保留了有限段法自动计入几何1.1.1有限元法非线性和
7、动力刚化的优势,又保留了传递矩阵法有限元法是一类离散化的方法,是将具有无建模方便灵活的特性。限自由度的连续体离散化为具有有限个自由度的1.1.4集中质量法单元集合体,从而将问题转化为结构型问题,便于集中质量法是将柔性体的分布质量离散化于[34][15]采用数值解法。Tokhi利用有限元法和有限差若干离散结点上。杆系结构的离散化刚度矩分法比较研究了受约束单连杆柔性机械臂的动态阵可直接得出,系统动力学方程通过质量近似离[5]特性。和兴锁利用有限元方法对空间柔性梁结散化处理得到。集中质量法适用于部件外形复杂构进行离散化,然后采用Lagrange方程建立了系的柔性体系
8、统,在自由
