6-PSS并联机器人动力学建模方法研究

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并联机器人是一种常见的工业机器人结构形式。它在工业、军事、航空、海洋开发、医疗康复和娱乐领域具有广泛的应用。目前,已经成为机械和自动化领域的研究热点。在我国,针对并联机器人的研究主要集中在机构学、运动学方面,针对其动力学研究比较少。机器人动力学模型是机器人动力学分析的基础,是进行动力学性能评价、动力学控制的前提条件。因此,研究并联机器人的动力学模型具有重要意义。本文利用作者所在实验室研制的一种6-PSS型的并联机器人作为研究对象。首先求出了其反向运动学模型,之后采用拉格朗日法建立其动力学模型。拉格朗日法虽然运算量大,但由于它基于能量平衡原理,仅需计算系统的动能和势能来确定系统的动力学特性及模型,免去了运动学中加速度和角加速度的求解部分,其推导过程相对简单,并能以较简单的形式求取非常复杂的系统动力学方程,且具有显式结构。由于国内针对6-PSS结构机器人的研究很少,因此这个动力学模型具有理论价值。由于并联机器人反解比较容易求的优点,选取广义坐标时用末端的输出来描述机构的运动,采用一种反向雅可比矩阵,使系统动力学方程更易求解。提高系统控制的实时性,适用于大多数机器人。本文建立的动力学模型将为今后进行机构动力性能评价及动力学优化设计的提供重要的理论基础,也为此类机器人控制策略的深入研究,提高机器人系统的性能和品质提供了重要参考。
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