柔性机器人协调操作系统的载荷分配

摘要

柔性机器人协调操作系统综合了柔性机器人和协调机器人两方面的优势，克服单柔性机器人变形误差大，震动剧烈等缺点，具有能耗低、驱动装置小、操作速度高、承载能力大、可靠性高等优点，在军事、宇航、医学等领域中的应用有着显著的优势，因而成为机器人研究和应用领域的前沿课题。国内外学者在柔性机器人协调操作的建模、运动学分析等领域已经取得了一定的成果，但是对于其载荷分配的研究尚不多见。在柔性机器人协调操作系统中，各个机器人之间的载荷分配，不仅影响被操作物体的内力，同时还会影响机器人的关节输入力矩，关节输入角速度，关节输入功率等。因此，载荷分配直接影响系统应用时能否有效和高度协调的工作，具有重要的理论意义和应用价值。本文研究了柔性机器人协调操作系统逆动力学、载荷分配及内力问题。 首先，基于实际位移，利用有限元法和Lagrange建立了柔性机器人协调操作系统的动力学模型，对其动力学正问题和动力学逆问题进行了分析。 然后，利用抓取矩阵的广义逆求机器人末端抓持力的最小范数解，实现柔性机器人协调操作的载荷分配，并通过数值仿真对其动力学性能进行分析。 最后，讨论了柔性机器人协调操作系统无内力载荷分配问题。首先，在操作空间基于无内力原则规划载荷分配系数，然后，在关节空间分别以关节输入力矩最小和关节输入功率最小为目标求出载荷分配系数，结合系统动力学方程，确定各个机器人的关节输入力矩。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

第2章柔性机器人协调操作系统的动力学模型

第3章柔性机器人协调操作系统的最优载荷分配

第4章柔性机器人协调操作系统的无内力载荷分配

结论

参考文献

附录 柔性机器人的单元矩阵和向量

攻读工学硕士学位期间所发表的学术论文

致谢