柔性杆柔性铰机器人碰撞动力学建模与仿真

摘要

本文研究了由n杆和n转动铰构成的柔性机器人的碰撞动力学问题.考虑柔性杆的拉伸变形、横向弯曲变形和扭转变形,计入由于横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项.考虑铰的柔性效应和质量.采用Hertz接触理论和非线性阻尼理论描述接触-碰撞力,引入接触-碰撞力势能,运用拉格朗日方程获得接触-碰撞力所对应的广义力,从而方便地得到柔性机器人碰撞动力学方程.编制了柔性杆柔性铰机器人含有碰撞的全局动力学仿真软件,给出了碰撞动力学仿真算例,分析了碰撞效应,验证了本文方法的可行性.