文档介绍：维普资讯
第卷第期机械工程学报. .
年月·
机器人操作手一工件系统的“数字
一符号”动力学模型
傅祥志程远雄廖道训
华中理工大学
摘要
率文考虑到夹持有工件的末端构件运动学、动力学参数的变化是由夹持不同工件所弓【起的,
提出了一个新的机器人操作手一工件系统的“数字一符号”动力学模型,本文采用此模型井将末端
构件的局部坐标系选作参考坐系,从而解决了端部执行器夹持不同工件弓【起运动学和动力学参
数发生变化时, 机器的“数字~符号”动力学模型失效的严重问题,且大幅度降低了计算机辅
助生成和求解机器人操作手的“数字一符号力学模型的运算擞数。
叙词机器人动力学
前言
文献提出了机器人操作手动力学的数字~符号模型,文献在的基础上,提
出了机器人操作手动力学的数字一符号模型的分解理论文献根据这一分解理论,研翩
出自动建模系统, 从而解决了文献所提出的“数字一符号模型对于机器人末端构
件的运动学及动力学参数变化时的失效问题“, 将机器人操作手动力学的数字一符号模型
的应用范围向前推进了一步。但应当指出的是, 文献提出的分解理论,使得模型生成及
求解过程大为复杂。为此,本文提出了机器人一工件系统动力学的。数字一符号模型, 并将末
端构件局部坐标系而不是惯性坐标系作为参考系,从而既避免了夹持不同工件时,机器
人操作手动力学的“数字一符号模型的失效问题,又减少了“数字一符号模型中所含的符号变
量个数, 降低了模型生成及求解过程的复杂性。
机器人一工件系统动力学的“数字一符号”模型
文献将作业对象工件与机器人末端构件综台考虑为一构件, 因而,工件的变化
就导致了末端构件参数发生变化。事实上,若将作业对象与机器人末杆分开考虑,则一般只
会存在作业对象工件发生变化的情况。基于这一考虑,本文提出了机器人一工件系统动
力学的“数字—符号”模型。它由机器人本体动力学模型
日, ,日,日
年月收到韧稿,年月较到隹敢稿
除特剐拄观者外,车文符号袁示的意义与文献相『可。
维普资讯
机械工程学报第卷
及工件模型
.,尊,尊.,
组成。若令
: ;
则机器人一工件系统动力学模型可写成
,, ,
于是, 自然有

应当指出的是, 式与分别表示两种不同的生成机器人一工件系统动力学模
型的方式。按式所表示的模型生成方式可获得系统动力学模型矩阵,, ,及:, 因
此有利于应用矩阵元素计算路径优化处理技术减少模型矩阵元素的计算量, 与式
所表示的方式相比较可知,此种生成方式还减少了模型矩阵元素与口、的乘法运算次数。但
显面易见, 当机器人没有夹持工件而作空行程运动时,使用式所表示的生成方式, 可
避免有关工件参数均为的无效运算。
建立在末端局部坐标系内的运动学建模公式
现将末端构件局部坐标系选作参考坐标系,来推导机器八本体动力学模型中的有关运动
学量的表达式。
. 零位置为零向量的位置的传递矩阵
由×嵛. ,
一× ×.
及⋯’
十一‘。⋯
⋯×十一⋯’×
、
可求得
‘“。, ⋯, ⋯￡⋯, ⋯, ￡⋯⋯
,⋯,,一‘
. ‘的计算如,⋯,,—
对滑移铰· ⋯即