面向实时控制的delta并联机器人动力学计算模型研究

《面向实时控制的delta并联机器人动力学计算模型研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文面向实时控制的Delta并联机器人动力学计算模型研究DYNAMICCALCULATIONMODELOFDELTAPARALLELROBOTSFORREAL-TIMECONTROL杜金钊哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：TP242.2学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文面向实时控制的Delta并联机器人动力学计算模型研究硕士研究生：杜金钊导师：楼云江教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP242.2U.D.C

2、:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDynamicCalculationModelofDeltaParallelRobotsforReal-timeControlCandidate：DuJinzhaoSupervisor：Prof.LouYunjiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterinEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：J

3、une,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要并联机器人是现代工业中重要的一类机器人。其中，Delta并联机器人是最典型的空间三平移自由度的并联机器人，它的总体结构紧凑、简单，驱动部分均匀分布于固定平台，这些特点使它具有良好的动力学特性和运动学特性。但是，Delta并联机器人动力学模型运算相对复杂，在实际应用中，庞大的运算量及过长的运算时间降低了整个运动控制的效率，影响了Delta并联机器人的实时性。因此，就要设法缩短动力学模型的计算时间。所以本文研究D

4、elta并联机器人的动力学计算模型，简化模型的运算，使整个运算过程在一个伺服周期内完成，甚至在使用伺服周期更短的控制器时运算速度也能满足要求，对实现机器人运动的高速实时控制具有重要意义。本文对Delta并联机器人的机械机构进行了详细分析并建立了机构的简化模型。在机构简化的基础上进行了位置正解、位置逆解、速度模型、加速度模型的分析，并用仿真软件对模型进行了实际的验证。本文还进行了雅克比矩阵的分析，并采用二分法得到Delta并联机器人工作空间边界点，利用仿真软件绘制出了工作空间轮廓图。本文利用运动学分析的结果，对Delta并联机器人的动力学模型进行了深入研究。研究了全并联机

5、器人的质量矩阵、刚性杆的质量矩阵，并利用虚功原理建立了相应的动力学方程。通过对全并联机器人和刚性杆的动力学分析,建立了Delta并联机器人的动力学模型及其质量矩阵，并对质量矩阵进行了相应的化简。本文对Delta并联机器人的质量矩阵进行了详细分析，分别分析了质量矩阵中各个元素随机构位置的变化而发生变化的情况，利用质量矩阵的对称性提出了简化质量矩阵计算的方法。在对原动力学模型分析的基础上，提出了惯性项、速度项、重力项影响系数的概念，并分情况绘制了影响系数取值分布图，确定了各自图中的过渡面并给出了过渡面平面方程的求解方法，利用过渡面划分了可以忽略、简化运算的区域以及不能忽略运

6、算的区域。此外，分情况对动力学模型的惯性项、速度项、重力项进行了运算的简化，建立了动力学简化模型。通过仿真软件将简化模型与原模型进行了对比，计算了工作空间内简化模型的运算误差、运算时间减少的平均值，验证了简化模型的快速性与准确性。关键词：Delta并联机器人；运动学分析；动力学模型；动力学简化模型；模型验证-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheparallelrobotisanimportantrobotinmodernindustry.TheDeltaparallelrobotisthemosttypicalparallelrobotofthree

7、translationaldegreesoffreedom.Itswholestructureissimpleandcompactandthedrivingpartisevenlydistributedonthestaticplatform.Thesecharacteristicsmakeithavegoodkinematicanddynamiccharacteristics.However,thecomputationofthedynamicmodeloftheDeltaparallelrobotisrelativelycomplex.