一类柔性宏刚性微空间机器人广义动力学高效率建模研究

研究了一类柔性宏刚性微空间机器人广义高效递推动力学建模算法。介绍了利用空间算子代数进行对刚柔混合欠驱动系统的描述方法。根据系统中铰链的驱动情况分别对铰链定义为主动铰和被动铰,通过铰链的类型以及判断是刚性体或者柔性体,分别按照两次从系统的顶端到基座的顺序、一次从基座到顶端的顺序进行了系统铰接体惯量的递推、系统冗余力的递推、广义加速度和广义主动力的递推。通过上述三种方式的递推过程建立了柔性宏刚性微空间机器人广义递推动力学模型,实现了高效率O(n)次的计算效率。最后通过软件仿真验证了本研究内容的正确性和高效性。

基于ANSYS的H型刚柔耦合机械臂动力学建模与动态特性机理研究

柔性宏刚性微机械臂作为机器人系统的一个重要结构,存在刚柔之间相互耦合。固有频率作为系统动态特性的一个重要指标,从整体上反映了系统动态特性,可通过结构参量分析改善系统动态特性。因此,有必要对其固有频率特性和内在机理进行深入研究。首先建立刚柔机械臂系统动力学模型。由于柔性宏刚性微机械臂系统具有多变量性和非线性,为较全面了解其动态特性机理,以H型截面宏柔微刚机械臂为例,分别从截面参数、材质组合、集中质量等方面分析各因素对系统固有频率特性的影响。研究结果表明:在相同情况下,随着等比长度的增加,机械臂固有频率呈现急剧减小趋势;采用柔性钢刚性铝组合的机械臂相比全钢或全铝,结构固有频率大幅提升;在保持其他参量不变的条件下,降低末端质量有利于提高机械臂固有频率。通过以上分析为进一步研究H型刚柔机械臂整体优化设计提供了理论依据。