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柔性机器人动力学建模和仿真
时间:2013-09-25 浏览次数:1491次 无忧论文网
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【中文题名】 柔性机器人动力学建模和仿真 【中文摘要】 柔性机器人系统是一个典型的多柔体系统,其动力学问题与一般刚体系统动力学有本质的差别,表现为大位移刚性运动和小位移变形运动之间的强烈耦合,其动力学问题是当今世界学术界公认的热门难题,被称为新世纪给力学提出的挑战性课题。而高效的动力学仿真软件工具对理论研究和工程设计都十分重要。本文根据多柔体系统动力学理论,提出创新的考虑柔性铰机器人动力学建模方法和新颖的全柔机器人(铰与杆件全柔)动力学建模方法。通过数值模拟算例研究柔性对机器人动力学响应的影响,从而使得机器人动力学和控制理论更加完善。 本文工作主要体现在以 【英文摘要】 The system of a flexible robot is a typical multi-body system. Its dynamic problem is quite different from the dynamic problem of a multi-rigid-body system. The dynamic analysis of flexible robots is complicated by the coupling between the large overall rigid motion and the small elastic deformation. Its dynamic problem is academically difficult. It is a challenging problem. The dynamics simulation software package is very important in research and the design of products. Based on the theories of multi-b 【中文关键词】 柔性机器人. 动力学. 数值仿真. 【英文关键词】 flexible robot. dynamics. numerical simulation. 【论文级别】 硕士 【学科专业名称】 固体力学 【论文提交日期】 2003-12-01 摘要 002-003 Abstract 003-6 1 绪论 6-12 1.1 引言 6-6 1.2 文献综述 6-10 1.2.1 柔性多体系统动力学理论发展历史 7-8 1.2.2 柔性多体系统动力学的建模方法 8-8 1.2.3 柔性机器人的建模方法 8-10 1.2.4 机械系统动力学仿真 10-13 1.3 本文的内容安排 10-12 2 柔性铰机器人动力学建模 12-21 2.1 引言 12-12 2.2 柔性关节的简化模型 12-13 2.3 坐标系的建立 13-13 2.4 柔性铰机器人动力学方程 13-21 2.4.1 齐次变换矩阵 13-14 2.4.2 机器人的速度 14-15 2.4.3 机器人的动能 15-16 2.4.4 机器人的势能 16-17 2.4.5 机器人的运动微分方程 17-22 3 柔性铰和柔性杆机器人动力学建模 21-32 3.1 引言 21-21 3.2 全柔机器人的物理模型 21-22 3.2.1 柔性关节的简化模型 22-22 3.2.2 柔性杆件的简化模型 22-22 3.3 全柔机器人的运动学分析 22-26 3.3.1 坐标系的建立 22-23 3.3.2 广义速率的选取 23-23 3.3.3 坐标变换矩阵 23-24 3.3.4 杆件角速度及其偏角速度 24-25 3.3.5 第i杆件前端i坐标系的角加速度 25-25 3.3.6 i坐标系坐标原点O_i的速度及其偏角速度 25-25 3.3.7 杆件i上任一点的速度及其偏速度 25-26 3.3.8 i坐标系坐标原点的加速度 26-26 3.3.9 杆件i上任一点P的加速度 26-26 3.4 机器人的动力学分析 26-32 3.4.1 杆件的第j个广义惯性力 26-28 3.4.2 柔性转子的第j个广义惯性力 28-29 3.4.3 系统的广义主动力 29-30 3.4.4 全柔机器人系统的动力学方程 30-32 4 柔性机器人动力学仿真 32-45 4.1 柔性铰刚性杆机器人动力学仿真 32-36 4.1.1 程序流程图 32-33 4.1.2 仿真软件的介绍 33-33 4.1.3 数值仿真实例 33-34 4.1.4 数值仿真结果 34-36 4.2 全柔机器人动力学仿真 36-048 4.2.1 程序流程图 36-37 4.2.2 仿真软件的介绍 37-37 4.2.3 数值仿真实例一 37-38 4.2.4 数值仿真结果 38-40 4.2.5 数值仿真实例二 40-41 4.2.6 数值仿真结果 41-048 5 全文总结 45-47 致谢 47-048 参考文献 048-54
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