柔性欠驅動機械臂的動力學運動規(guī)劃.pdf

1、隨著人們對宇宙探索的不斷深入，對輕質、高速、節(jié)能的空間機器人的研究顯得尤為重要和迫切，同時也要求原有的空間機器人能具有更好的容錯性能和在故障狀態(tài)下仍然可以完成任務的能力。欠驅動機械臂就是在這樣的背景下出現(xiàn)的一種新類型的機器人，其主要特點是輸入空問(即控制空間)維數(shù)小于位形空間維數(shù)。同時，被動關節(jié)的約束方程又是不可積的，具有二階非完整約束特性?？刂七@種系統(tǒng)已經(jīng)成為機器人學和控制工程領域的一個主要焦點。 本文以平面二連桿欠驅動機械臂

2、為主要研究對象，應用平均方法和龐卡萊映射分析對象的動力學行為，并據(jù)此給出一種可行的控制方法。論文內容主要包括可以分為下面三個部分： 第一部分介紹了國內外有關欠驅動和柔性機器人方面的研究現(xiàn)狀和前景。并深入學習了非線性動力學的有關理論和方法； 第二部分針對平面2R欠驅動機械臂建立了系統(tǒng)的動力學模型，采用非線性動力學理論中的平均方法和龐卡萊映射方法，分析了平面2R欠驅動機械臂在小幅振蕩輸入作用下的系統(tǒng)運動行為，揭示了如下基本事

3、實：(1)、在同一小振幅和高頻率周期輸入作用下，被動關節(jié)運動隨初始狀態(tài)的不同而做不同振幅的周期運動；(2)、在被動關節(jié)初始狀態(tài)相同的條件下，不同小振幅和相同頻率周期輸入作用下，被動關節(jié)運動為不同振幅的周期運動；(3)、以上(1)、(2)兩種周期運動的相軌跡是相交的?；谝陨蟿恿W分析結果提出一種欠驅動機械臂被動關節(jié)位置控制的開環(huán)振蕩輸入控制方法，并通過計算機仿真證明這種方法是可行的。 第三部分應用假設模態(tài)法和拉格朗日方程建立了柔