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多能域过约束并联机器人系统动力学建模方法
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH112[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室,秦皇岛066004, [2]先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),秦皇岛066004, [3]燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室,秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金(51405421,51275438)和河北省自然科学基金(E2015203101)资助项目.
中文摘要:

采用旋量键合图建立球面2-DOF过约束并联机器人机电两种能量并存系统动力学模型,该方法相对传统力学原理动力学建模方法的优点是建模过程规则化,能够得到适合于现代控制理论的空间并联机构状态方程。所建动力学模型只有36个方程,但由于被动过约束(公共约束和冗余约束)和主动过约束(冗余驱动)的存在,共有43个未知量需要求解。为此,针对被动过约束问题,分析三个分支变形引起末端相对于球心O的位移量,增加了6个变形协调补充方程;针对主动过约束问题,提出了采用输入力优化的方法,增加了1个补充方程,最终得到了该机器人完整的多能域系统动力学全解模型。通过数值算例,验证了该方法的可行性和合理性。该方法可以推广到其他包含机、电、液、气的多能域过约束并联机器人系统,为该类多能域机器人系统动力学建模分析提供了一种新的思路。

英文摘要:

The dynamic model of the spherical 2-DOF overconstrained parallel manipulator which contains electrical and mechanical subsystem is established by using the screw bond graph. It can obtain the state equations of space parallel mechanism which suitable for control systems. Because of the existence of the passive overconstrained (common constraints or redundant constraints) and active overconstrained (actuation redundancy). There are 43 unknown variables need to be solved, but only 36 equations in the dynamic model. Therefore, in order to solve the problem of passive overconstrained, the displacement of the chains, end which is caused by chains deformation relative to the center of sphere O is analyzed, respectively. And six supplementary equations of deformation compatibility are added. Aiming at the issue of active overconstrained, the method of driving force optimization is proposed, so the last one supplementary equation is added. Finally, the complete dynamic model of the parallel manipulator is obtained. And then the feasibility and rationality of the method are verified by numerical examples and verification. It also makes a foundation for the following research on the dynamic parameter identification of the parallel manipulator.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603