柔性關節機器人的凱恩動力學建模與仿真分析

崔　文，李成剛，林家慶，謝志紅

(南京航空航天大學機電學院，江蘇 南京　210016)

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柔性關節機器人的凱恩動力學建模與仿真分析

崔文，李成剛，林家慶，謝志紅

(南京航空航天大學機電學院，江蘇 南京210016)

摘要：針對柔性關節機器人的動力學建模問題，首先在已存在的柔性關節機器人凱恩動力學求解方法的基礎上對廣義主動力的求解進行分類與合并，詳細地推導出傳動比不為1的多連桿柔性關節機器人的動力學方程。然后分別運用ADAMS與S函數對柔性關節機器人進行正動力學仿真與數值仿真。最后通過對比仿真，證明了用凱恩方法建立的柔性關節機器人動力學方程的正確性。

關鍵詞：凱恩方法；柔性關節；傳動比；ADAMS；S函數

傳統的機器人動力學建模是把機器人看作全剛體系統，運用拉格朗日方程、牛頓-歐拉方程進行動力學分析，建立剛性機器人的動力學方程[1-3]。但實際的機器人系統并非剛性系統，關節處的柔性會對機器人尤其是空間機器人的末端誤差以及其他的動力學性能產生不可忽視的影響。此外，要實現對機器人的更精確控制必須考慮機器人的動力學性質。因此，建立柔性關節機器人精確的動力學模型具有重要的意義。國內的大部分文獻在運用凱恩方法推導柔性關節機器人動力學方程時，對于主動約束力的求解不夠明確，而且在求解驅動力對于廣義主動力的貢獻時忽略了關節傳動比或者默認傳動比為1[4-5]。為了解決這些問題，從而可以對柔性關節機器人進行更好的動力學分析與控制，本文給出了關節傳動比不為1的多連桿柔性關節機器人的凱恩動力學建模方法。……