縱深 | 3-P(RR-RRR)SR運(yùn)動冗余并聯(lián)機(jī)器人動力學(xué)系統(tǒng)分解建模與控制

摘要

相較于常規(guī)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動學(xué)冗余并聯(lián)機(jī)器人具備更多的自由度與剛體數(shù)目，因此其動力學(xué)建模更加復(fù)雜與困難。針對3-P(RR-RRR)SR運(yùn)動學(xué)冗余并聯(lián)運(yùn)動整體動力學(xué)模型復(fù)雜且計算量大的缺陷，提出了一種動力學(xué)系統(tǒng)分解建模策略。首先求解了驅(qū)動關(guān)節(jié)速度與球鉸速度的支鏈雅可比矩陣，然后推導(dǎo)了支鏈內(nèi)各構(gòu)件的速度，并通過拉格朗日法建立了支鏈子系統(tǒng)動力學(xué)模型。接著推導(dǎo)動平臺與冗余連桿的速度，求解了其與廣義速度之間的雅可比矩陣，并運(yùn)用虛功原理建立了動平臺子系統(tǒng)動力學(xué)模型。之后由球鉸處虛擬力，通過力雅可比映射到關(guān)節(jié)空間的方法將一個動平臺子系統(tǒng)與三個支鏈子系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，形成整體的動力學(xué)模型，并利用ADAMS驗證模型正確性。最后基于該子系統(tǒng)動力學(xué)模型設(shè)計了一種計算力矩控制器，將其應(yīng)用于實(shí)物樣機(jī)軌跡跟蹤控制并與PD控制進(jìn)行對比，通過對誤差數(shù)據(jù)的分析證明了該控制器有效提高了軌跡跟蹤的精度與響應(yīng)速度。研究結(jié)果可為該機(jī)構(gòu)動力學(xué)特性的深入分析和控制策略的研究提供了參考。

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責(zé)任編輯：杜蔚杰

責(zé)任校對：張 強(qiáng)

審　　核：張　彤

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