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含闭环运动链的四自由度搬运机器人 动力学建模及验证研究*

作者:张 进,贠 超,郭 娟 日期:2019-10-22/span> 浏览:218 查看PDF文档

                                                                  含闭环运动链的四自由度搬运机器人动力学建模及验证研究*
                                                                                张 进1,贠 超1*,郭 娟2
       (1.北京航空航天大学 机械工程及自动化学院,北京 100083;2.华北理工大学 机械工程学院,河北 唐山 063009)



摘要:针对重负载机器人在高速运行时容易出现关节驱动电机饱和、关节转矩特性呈现强非线性、不同关节转矩间呈现强耦合、定位残余振动和轨迹跟踪不稳定现象更加显著等问题,对有效解决这些问题所依赖的机器人动力学进行了研究。以含闭环运动链的四自由度重负载搬运机器人为研究对象,采用D-H法进行了运动学分析;提出了一种斜对称矩阵法,避免了矢量叉积和闭环运动链几何约束的重复运算,简化了微分运动学方程的推导过程;采用基于机器人系统能量的拉格朗日法,推导出了动力学模型的解析式;利用Matlab/Simulink对动力学模型的正确性进行了PID位置控制仿真验证。研究结果表明:所得动力学模型能够正确反映搬运机器人的动力学特性,为实验验证模型的正确性提供了参照曲线;所得模型解析式也为基于模型的机器人控制器设计提供了数学基础。

关键词:动力学建模;仿真验证;斜对称矩阵法;PID位置控制;闭环运动链;搬运机器人

中图分类号:TH113;TP242           文献标识码:A              文章编号:1001-4551(2019)10-1027-07



本文引用格式:
张进,贠超,郭娟.含闭环运动链的四自由度搬运机器人动力学建模及验证研究[J].机电工程,2019,36(10):1027-1032,1038.
ZHANG Jin, YUN Chao, GUO Juan. Dynamic modeling and verification of a 4DOF handling robot with closed-loop kinematic chains[J].Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2019,36(10):1027-1032,1038.
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