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1、Stanford机器人动力学性能分析与仿真第24卷第5期计算机仿真2007年5月文章编号:1006—9348(2007)05—0138—04Stanford机器人动力学性能分析与仿真张微微,郭希娟(燕山大学,河北秦皇岛0660O4)摘要:文中对Stanford机器人进行了动力学性能分析和实体及运动仿真.首先运用影响系数法建立机器人的影响系数矩阵,利用同时基于Jacobian矩阵和Hessian矩阵的动力学性能指标进行分析,给出动力学性能指标图谱.在此基础上,运用MATLAB软件对Stanford机器人进行实体和速度,加速度仿真.根据性能分析和仿真结果
2、,说明我们用同时基于Jacobian矩阵和Hessian矩阵的动力学性能指标进行分析Stanford机器人动力学性能的正确性,以及MATLAB的可视化技术在机器人领域中的应用和发展前景.关键词:串联机器人;动力学;性能分析;仿真中图分类号:TP242文献标识码:BDynamicPerformanceAnalysisandSimulationofStanfordlbotZHANGWei—wei.GU0Xi—iuan(YanshanUniversity,QinhuangdaoHebei066004,China)ABSTRACT:Inthispaperwe
3、analyzethedynamicperformanceandsimulatethemodelandmotionofStanfordrobot?First.aninfluencecoefficientmatrixissetupusinginfluencecoefficientmethodandthedynamicperformanceatlasisgivenbyusingthedynamicperformanceindexbasedonbothJacobianmatrixandHessianmatrix.Next,themodelandvelocit
4、vandaccelerationoftheStanfordrobotaresimulatedinMATLABsoftware.Theresultoftheperformanceanalysi8andsimulationshowsthatthedynamicperformanceindexbasedonJacobianmatrixandHessianmatrixiscoiTect.andtheresuhalsoshowstheapplicationandfutureofMATLABsoftwareinthefieldofserialrobotanaly
5、sis.KEYWORDS:Serialrobot;Dynamics;Performanceanalysis;Simulation1引言机器人动力学性能对于高速度,高精度的工业机器人来说至关重要,对Stanford机器人的动力学研究也由来已久.1969年VictorScheinman设计了Stanford机器人.几十年来,Stanford机器人因其独特的结构特点被广泛的用于教学和工业应用当中,运用各种理论对其进行的研究,也成为串联机器人设计分析的重要参考.1991年,Chang,Po—Rong以Stanford机器人为例,研究了为了达到特定系统性能,机
6、器人的动力学模型中所应包括的信息.1992年,Buffinton,K.w.[3针对包括Stanford机器人在内的带有移动副的机器人动力学方程式进行研究,并依据改进后的公式对Stanford机器人进行了仿真.1998年,Wredenhagen,G.F.提出一种工作空间性能指标,该指标概括了机器人的动力学,位姿,工作空间等方面的特性,并将一个简单任务下的Stanford机器人作为了实例.这些研究主要从Stanford机器人的动力学模型,工作空间等方面进行了研究.因为过去没有给予同时基基金项目:河北省自然科学基金资助项目(E2006000208)收稿日期
7、:2006一o4—08修回日期:2006一o4一l1一l38一于Jacobian矩阵和Hessian矩阵的动力学性能指标,所以在进行Stanford机器人的设计时,都没有考虑二阶Hessian矩阵对机构尺寸的影响.郭希娟在2004年给出了同时包含一阶,二阶影响系数矩阵的并联机机器人的动力学性评价指标.使用该指标可以分析机器人杆件尺寸和动力学性能之间的关系.本文将这种性能指标应用于Stanford机器人动力学的性能分析当中,给出了其性能指标与杆件参数之间的关系图谱.此外,我们还利用MATLAB软件对Stanford机器人进行实体和运动仿真.对给出的性能
8、分析结果和机器人仿真结果进行比较,说明该性能指标对分析Stanford机器人动力学性能和杆件尺寸之间关系的正
