基于多剛體系統(tǒng)傳遞矩陣法的救援機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模與規(guī)劃.pdf

1、隨著救援機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，其運(yùn)動(dòng)靈活性及智能化等方面的研究受到越來(lái)越多的重視。其中動(dòng)力學(xué)模型的建立對(duì)于機(jī)器人的各種性能有著重要的影響，本文采用多體系統(tǒng)離散時(shí)間傳遞矩陣方法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面，結(jié)合實(shí)際災(zāi)難環(huán)境，初步設(shè)計(jì)一款營(yíng)救機(jī)器人結(jié)構(gòu)模型，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模、數(shù)值仿真分析及軌跡規(guī)劃等方面的研究。
　　首先對(duì)救援機(jī)器人的功能進(jìn)行分析，提出救援機(jī)器人的設(shè)計(jì)思路，即輔助救援人員將傷者帶出災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)。結(jié)構(gòu)模型包括

2、以下幾個(gè)主要方面：可以容納傷員的艙體結(jié)構(gòu)，利用傳送帶將傷者運(yùn)到艙體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)結(jié)構(gòu)，可以識(shí)別受傷者等功能的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)；底盤包括行走機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方案及驅(qū)動(dòng)電機(jī)等的選擇；最后進(jìn)行布局及確定整體的三維模型。
　　采用多體系統(tǒng)離散時(shí)間傳遞矩陣法建立空間運(yùn)動(dòng)救援機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程，從多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的角度，利用離散時(shí)間傳遞矩陣法，結(jié)合線性紐馬克-β積分法和非線性函數(shù)，建立救援機(jī)器人的移動(dòng)車體與機(jī)械臂整體的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)統(tǒng)一模型。
　　結(jié)合所

3、設(shè)計(jì)的救援機(jī)器人，提取其基本參數(shù)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況，討論邊界條件，并用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)值仿真研究，得到救援機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各個(gè)關(guān)節(jié)位移、旋轉(zhuǎn)角度、內(nèi)力與力矩的曲線圖，最后對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行力學(xué)特性分析。為驗(yàn)證傳遞矩陣法模型的正確性，應(yīng)用D-H坐標(biāo)法得到運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的曲線，對(duì)其位移曲線進(jìn)行比較，結(jié)果表明傳遞矩陣法所得結(jié)果正確。
　　最后分析災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境與救援任務(wù)，將任務(wù)進(jìn)行劃分，得到子任務(wù)。采用關(guān)節(jié)空間過(guò)路徑點(diǎn)的三次多項(xiàng)式插值法