液压并联机器人的键图建模

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1、万方数据第30卷第2期南京理工大学学报V01．30No．2兰鲤鱼生垒旦』塑!望型坚堕璺蚵i墼旦垡!竺!堕鲤壁!璺竺i竺竺竺璺鲤!竺!塾塑!Q盟垒型：兰Q堂液压并联机器人的键图建模赵强1，李洪人2(1．东北林业大学交通运输学院，黑龙江哈尔滨150040；2．哈尔滨工业大学机电学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：键图是一种能够统一处理多能量范畴工程系统的有效方法，该文针对液压驱动并联机器人提出了一种新颖的全系统键图仿真模型。基于牛顿一欧拉法建立运动平台的键图模型，根据伺服阀和液压缸的流量方程及力平衡方程建立阀控缸作动器的键图模型，按照因果关系规则将二者集成为全系统的键图模型。实

2、例仿真表明该模型较真实地反映了系统的动态特性，可用于液压并联机器人的动力学分析和控制系统设计。关键词：并联机器人；仿真；键图；牛顿一欧拉法中图分类号：TH112文献标识码：A文章编号：1005—9830(2006)02—0203—06ModelingofHydraulicParallelRobotUsingBondGraphZHAOQian91，LIHong—ren2(1．SchoolofTrafficTransportationEngineering，NortheastForestryUniversity，Harbin150040，China；2．SchoolofMecha

3、nicalEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Bondgraphisaneffectiveunifiedapproachtotreattheengineeringsystemwithmultipleenergydomains．Anovelbondgraphmodelispresentedforhydraulicallydrivenparallelrobot．ThemodelforthemotionplatformisestablishedbasedonNewton—Eulerm

4、ethod．Accordingtotheservovalveandthecylinder’Sflowequationsandthedynamicequilibriumequation，thehydraulicactuatormodelisalsoestablished．Theabovemodels’integrationundercausalrelationruleformsthewhole-systemmodeloftheparallelrobot．1hesimulationshowsthatthismodelreflectstherealbehaviorof1哇，thep

5、arallelrobot．Itcanbeusedinthedynamicalanalysisandcontrolsystemdesignofparallelrobets．Keywords：parallelrobot；simulation；bondgraph；Newton—Eulermethod液压并联机器人采用Stewart平台机构(见图1)。它由平台、底座及6个液压缸通过虎克铰连接而成，其机构动力学模型为一组二阶时变非线性微分方程，驱动机构运动的各阀控缸是三阶位置伺服系统，存在着许多非线性特性，如伺服阀流量非线性、液压缸两腔时变液容特性等，因此采用方块图或列写状态方程等方法

6、建立包括液压驱动在内的系统整体模型比较复杂且容易出错，而收稿日期：2004—09—27修回日期：2006—01一14作者简介：赵强(1971一)，男，黑龙江富锦人，副教授，博士，主要研究方向：机械动力学及控制，E．mail：account@万方数据204南京理工大学学报第30卷第2期键图是多能域系统建模的有效方法¨’2J，它采用图形表达，物理意义明确。借助键图来描述并联机器人这种机电液强耦合的复杂系统具有很多优点，但未见有相关的研究，本文首次尝试采用键图建立全系统的模型。目前在多体系统键图建模方面常用的方法有牛顿一欧拉法及拉格朗日乘子法等∞。5J，本文将基于牛顿一欧拉法建立平

7、台的模型，然后再和阀控缸的模型整合起来形成整个系统的模型。爿。妖y1)A日B，图1液压并联机器人示意图1运动平台的模型首先建立带有2个铰链连接点的刚体键图模型，然后扩充为带有6个铰链点的平台模型。设一个空间运动刚体见如图2所示。此刚体和另外2个刚体通过铰链i和．j连接，Pi和Pi为相应铰链点，‘和ri为对应矢径。建立2个坐标系：静参考系0．XYZ和刚体的连体系0．．X。yJZ，，连体系原点位于死的质心处，坐标轴和惯性主轴重合。m矽d=Fi+‘+G(1)日=[爱]=[誊吾量][耋]=[荟喜]c3，瓦Ft，