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：2455 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.
《机电工程》杂志：http://www.meem.com.cn