一種新型并聯灌注機器人動力學分析與仿真

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(1.北京交通大學機械與電子控制工程學院，北京，100044；2.北京交通大學載運工具先進制造與測控技術教育部重點實驗室，北京，100044)

航天器進入和返回太空階段時會受到巨大的加熱效應，影響飛行員的安全和機載儀器的正常運轉，因此，通常在航天器的外部鋪設防熱層結構[1-3]，并通過對防熱層結構進行防熱材料灌注以實現其熱防護功能[4-5]。目前，國內外防熱層灌注主要采用手動進行，但該灌注方式效率較低，為提高防熱層灌注的效率，提出一種新型3PSS-PU并聯灌注機器人來實現防熱材料的自動灌注作業。楊會等[6]對3PSS-PU并聯灌注機器人進行了詳細的運動學分析和多目標優化設計。動力學模型建立是并聯機構動力學分析的基礎，目前，常用的動力學建模方法主要有牛頓歐拉法[7-10]、拉格朗日法[11-15]和虛功原理[16-19]等，學者們利用不同方法對并聯機構的動力學進行了研究，ZHANG等[20]利用牛頓歐拉法對一種新型三自由度并聯機床進行了動力學分析，通過求解多個聯立方程，得到了相關力的解析表達式；基于拉格朗日方法，PANG等[21]針對一種三自由度并聯操作器進行了逆動力學的分析，通過引入拉格朗日乘子并逐步消除得到了控制方程，并進行數值算例仿真證明了動力學模型建立的正確性；丁希侖等[22]基于旋量理論對六腿步行機器人的桿件位置、速度及能量進行描述，并應用拉格朗日方程建立了機器人完整的動力學模型；ZHAO等[23-24]利用虛功原理對8PSS冗余并聯操作器進行了動力學分析，并提出多種動力學性能指標對機構進行了性能評價。……