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《柔性机械臂逆动力学问题的分析和求解》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第36卷第3期上海交通大学学报Vol.36No.32002年3月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYMar.2002文章编号:100622467(2002)0320416204柔性机械臂逆动力学问题的分析和求解123田中旭, 刘正兴, 陆佑方(1.上海大学CIMS及机器人中心,上海200072;2.上海交通大学工程力学系,上海200030;3.吉林大学理学院,长春130025)摘 要:采用割线坐标系对机械臂的运动进行了描述,并分快变和慢变两方面进行逆动力学问题的分析与求解.在对快变部分逆动力学性质的分析中发现,快变部分精确的逆动力学解是发散的.在进行
2、柔性机械臂逆动力学求解时,应在慢变的意义上进行.文中给出了一种去掉系统快变部分的简单方法,并进行了逆动力学求解.数值仿真结果表明,该处理方法是合理的.关键词:柔性机械臂;动力学;逆动力学;振动;大范围运动中图分类号:O313.7文献标识码:AAnalysisandSolutionforInverseDynamicProblemsofFlexibleArms123TIANZhong2xu,LIUZheng2xing,LUYou2fang(1.CenterofCIMS&Robotics,ShanghaiUniv.,Shanghai200072,China;2.Dept.ofEng.Mec
3、hanics,ShanghaiJiaotongUniv.,Shanghai200030;3.Inst.ofScience,JilinUniv.,Changchun130025)Abstract:Thepaperconcentratesontheanalysisandsolutionforinverseproblemsofflexiblearms.Ase2cantcoordinatesystemwasintroducedtodescribethelocationofthetwo2linkarm.Thefast(vibration)partandtheslowpartwereanalyz
4、edfortheinverseproblems.Thesolutionsforthefastpartarefoundemanativethroughtheanalysis.So,thesolutionfortheflexiblearmsshouldbecarriedoutwhenonlytheslowpartisincluded.Asimplemethodisgiventogetridofthefastpartandthesolutionsfortheinverseproblemsaregot.Thenumericalresultsshowthatthismethodiscorrec
5、t.Keywords:flexiblearm;dynamic;inversedynamic;vibration;movementwithlargerange 双连杆柔性机械臂是柔性系统中最为典型的例力学方程近似分解成一些相对简单的系统,从而得[6]子之一.在实践中,对其端点运动实现精确的控制最到逆动力学的表达式.Matsuno通过对采用切线重要的是控制算法的计算速度,复杂的控制算法较坐标系的动力学模型进行简化,得到了一种实时的[7]难实现.逆动力学建模和控制是紧密相关的,通过逆逆动力学方法.Gofron等应用了驱动约束法,把[8,9]动力学方法,能得到一个比较精确的驱动力矩作为期望
6、运动处理成非定常约束.Bayo等在频域内前馈[10],再施以适当的控制算法,以实现对机械臂的高进行了逆动力学求解.Asada等提出了一种迭代速、高精度控制,这是一种具有实效的方法.求解的方法.关于柔性臂控制的逆动力学方法的研究报道尚在逆动力求解中常常会遇到求得的力矩不准、不多见,其中文献[1～5]对动力学方程解耦,即把动力矩振荡很大、求解烦琐等问题.因此,讨论逆动力学求解的特点和性质是非常重要的,并有助于采用收稿日期:2001204211合理的方式得到比较好的前馈力矩.作者简介:田中旭(19712),男,吉林通化人,博士后,主要研究计算机固体力学和CAE.©1995-2004Tsin
7、ghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 第3期田中旭,等:柔性机械臂逆动力学问题的分析和求解417力学方程对关节力矩进行求解.如果直接进行逆动1 动力学和逆动力学模型力学求解,即把式(1)代入动力学方程式(2)中,对方一般情况下,柔性机械臂的两根连杆横向弹性程中的弹性坐标和力矩进行求解,一般情况下,其数变形(弯曲)较小,则可忽略机械臂的径向变形;假定值解将很快发散.关节及臂端负载均为集中质量,则可
