六自由度并联运动平台动力学建模及分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第4期机械科学与技术Vol_25No．4MECHANICALSCIENCEANDTECHNOLOCYApril20062006年4月章编号：1003—8728(2006)04-0382-04六自由度并联运动平台动力学建模及分析黄其涛，韩俊伟，何景峰(哈尔滨工业大学机电学院，哈尔滨150001)黄其涛摘要：通过分析液压驱动六自由度运动平台的运动学，给出了系统各部件的速度、加速度之间的关系。利用雅克比矩阵将各部分惯量影响投影到平台广义速度方向。运用凯恩方程建立了考虑支链液压缸惯性影响的系统完整的动力学模型。由动力学模型

2、计算出平台在以不同的姿态运动时各支链的受力情况，为并联运动平台的设计优化以反动态分析提供了基础。最后运用所建立的动力学模型对实际运动平台的驱动力进行了仿真分析计算。关键词：动力学；并联平台；凯恩方程中图分类号：TP242．2文献标识码：ADynamicsModelingofaSix．degree-of-freedomParallelPlatformanditsAnalysisHuangQitao，HanJunwei，HeJingfeng(HarbinInstituteofTechnology。Harbin150001)Abstract：Therelationshipbe

3、tweenvelocityandaccelerationofvariouscomponentsofanelectro—hydrau—licallydrivenparallelplatformispresentedthroughanalyzingitskinematics．Throughprojectingtheinertia0fthecomponentstothevelocitydirectionoftheplatformbyusingJacobianmatrices，thecompletedy—namicsmodelwithactuators’inertiaconsi

4、derediSderivedfromKaneSequation．Thedynamicmodelcancomputetheforceactedontheactuatorsandcausedbythemotionoftheplatform，whichprovidestheba—sisfordesignoptimizationanddynamicanalysisoftheparallelplatform．Themodelisappliedtoeompu—tingandanalyzingthedriveforceofanactualparallelplatform．Keywor

5、ds：dynamics；parallelplatform；Kaneequation随着六自由度并联机构的广泛应用，对并联机构的研高。考虑各支链惯性力影响的完整动力学建模方法。究也越来越深入。渐渐从研究运动学及机构学转向动力机械系统动力学建模常用的方法有牛顿欧拉方程、拉学和控制等方面。动力学建模是进行机构动力学优化设格朗日方程、虚功原理以及凯恩方程等。其中凯恩法主要计以及动态性能分析的基础。从现有文献来看，在并联机是运用矢量的投影变换将主动力以及惯性力投影到广义速构动力学建模方面已进行的工作主要有：Fichter最早在忽度方向建立动力学方程。经证明对于完整系统，凯恩方程略

6、了各铰和支链惯量的前提下对Stewart平台的动力学进与拉格朗日方程是等价的。而相比其它方法而言，由于行了分析⋯。Dasgupta采用牛顿欧拉法解决了并联平台凯恩法主要进行的是矢量的积运算而不需要大量的求导运的逆动力学问题[21。Codourey运用虚功原理和拉格朗日算，所以具有计算效率高且更适合于计算机实现的特点。方程建立了并联机构的动力学模型。Koekebakker对用本文首先对液压驱动六自由度并联运动平台的运动于飞行模拟仿真用的运动平台动力学进行了分析⋯。郭学进行了分析，运用凯恩法建立考虑了支链液压缸惯性力祖华和李兵分别用牛顿欧拉法和凯恩方程方法建立了并影响的系统

7、动力学模型。最后对实验室现有的液压驱动联机床的简化动力学模型。由于液压驱动的并联运动六自由度运动平台的各缸出力进行了仿真分析和计算。平台在具有输出功率大等优点的同时，其各支链液压缸惯性力对平台的动态特性分析以及系统控制精度有一定的1坐标系的建立及运动学分析影响，因此仍然需要进一步寻求一种简洁高效。实时性较1．1坐标系定义液压驱动六自由度并联运动平台结构简图如图1所收稿日期：2004—11—22示。机构由上平台、下平台以及连接上下平台的六个驱动作者简介：黄其涛(1977一)，男(汉)，湖北。博士研究生支链组成。各驱动支链与下平台采用虎克铰连