![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
基于Recurdyn的移动机器人倾覆性分析_段志国.pdf
《基于Recurdyn的移动机器人倾覆性分析_段志国.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于Recurdyn的移动机器人倾覆性分析_段志国.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、投稿网址:年 第 卷 第 期,():科 学 技 术 与 工 程 引用格式:段志国,傅伯雄,耿庆琳,等 基于 的移动机器人倾覆性分析 科学技术与工程,():.,():.基于 的移动机器人倾覆性分析段志国,傅伯雄,耿庆琳,王少博,许晓,张明路(.国家石家庄供电公司,石家庄;.河北工业大学机械工程学院,天津)摘 要 针对履带式移动机械臂在运动过程中可能存在倾覆性的问题,以自制的履带式移动机械臂为研究对象,从动力学的角度研究机械臂的运动对移动平台攀爬楼梯过程中的影响,提出了一种机械臂主动改变位姿以维持系统稳定性的算法。首先,采用牛顿欧拉法建立机械臂动力学方程,通过 三维软件辨识机械臂各连杆的惯性参数集
2、,得到完整的机械臂动力学方程;其次,对移动平台进行受力分析,采用轮胎倾覆力矩(,)法衡量移动机械臂的倾覆裕度,判断系统的倾覆可能性;最后,采用 仿真软件进行履带式移动机械臂攀爬楼梯仿真实验,仿真实验结果表明:移动平台在攀爬楼梯过程中,其 值逐渐增大,系统趋于不稳定状态;当机械臂改变位姿以维持系统平衡时,移动平台的 值逐渐减小,系统趋于稳定状态。可见,所提算法可以用来判断移动机械臂系统的倾覆可能性,同时机械臂可以主动改变位姿维持系统的稳定性,为移动机械臂运动稳定性状态的维持提供了有效的手段。关键词;移动机器人;动力学模型;倾覆性中图法分类号;文献标志码 收稿日期:;修订日期:基金项目:国家电网有
3、限公司总部科技项目()第一作者:段志国(),男,汉族,河北保定人,硕士,正高级工程师。研究方向:城市电网智能运检。:。,(.,;.,),(),;传统的机械臂通常被固定在工作平面上,这种固定式的机械臂工作空间有限,常常出现末端目标点不可达的现象。为了扩大机械臂的工作空间,将机械臂的操作能力和移动平台的移动能力相结合,就产生了移动机械臂。移动机械臂能够有效克服固定式机械臂工作范围有限、灵活程度不高等缺点,增加了机械臂的自由度,机械臂的操作性能也得到了提升,受到了学者们的广泛关注。根据移动方式分类,移动平台可分为轮式、履带式、腿式及混合式 种,其中履带式移动平台与地面接触面积较大,能够提供较大的牵引
4、力,适合在非结构环境下完成搜救、爆炸品处理等特殊任务。但是移动平台不可避免地存在倾覆性问题,而履带式移动平台在复杂三维地形中的作业能投稿网址:力主要取决于其运动稳定性能,即抗倾覆性能。倾覆指的是移动平台绕其倾覆轴线产生向外旋转,致使系统发生翻倒,一旦发生倾翻,会造成移动平台零部件的损坏、失去控制及无法正常运行等一系列的问题。同时机械臂的某些运动可能会加剧倾覆问题,因此需要研究机械臂的运动对移动平台产生的影响,从而维持移动机械臂系统稳定性,降低发生倾覆危险的可能。宋韬基于轮胎倾覆力矩(,)判据分析了传统轮式移动机械臂倾覆性。臧剑南基于稳定锥方法系统构建机器人极限姿态的稳定模型并提出其临界倾翻条件
5、。贠今天等针对护理机器人腰臂配合抱起病人时容易发生倾翻和侧滑的问题,分别采用重心投影法和零力矩点理论分析其静态和动态阶段的稳定性。周利坤等针对油罐清洗机器人,运用动态能量稳定锥方法分析了机器人清晰工作时的稳定性,并基于 仿真验证了结构设计的可行性。针对自制的履带式移动机械臂攀爬楼梯过程,现从动力学的角度研究机械臂在运动过程对移动平台的力 力矩造成的影响,然后采用 倾覆力矩法判断移动机械臂系统的稳定性,同时提出一种机械臂主动改变位姿来维持系统稳定性的算法,并通过 软件进行仿真实验。机械臂对移动平台的力 力矩.构建机械臂运动学模型采用自制的大负载、自重比、轻量化、高性能的柔性人机协作冗余机械臂进行
6、研究,依据改进(,)法在机械臂的每个关节处建立坐标系,如图 所示。图 冗余机械臂关节坐标系建立.根据建立的模型及关节参数得到机械臂运动学模型参数如表 所示。各个连杆的坐标系建立完成后,其参数如下:为沿着 轴,从 轴移动到 轴的距离;为沿着 轴,从 轴旋转到 轴的角度;表 机械臂模型参数表 ()().为沿着 轴,从 轴移动到 轴的距离;为沿着 轴,从 轴旋转到 轴的角度。在冗余机械臂正向运动学中,根据 参数模型可 以 得 到 相 邻 两 坐 标 系 之 间 的 变 换 矩 阵()为()(,)(,)(,)(,)()式()中:(,)为第 个关节坐标系绕 轴的旋转矩阵;(,)为第 个关节坐标系沿 轴的
7、平移矩阵;(,)为第 个关节坐标系沿 轴的平移矩阵;(,)为第 个关节坐标系绕 轴的旋转矩阵。根据计算可得|()式()中:;,。将所有变换矩阵依次相乘,可以得到冗余机械臂正向运动学的一般方程为|()式()中:(、),(、),(、)及(、)分别为末端坐标系的 轴、轴、轴及原点在基坐标系下的矢量表示。科 学 技 术 与 工 程 ,()投稿网址:.建立机械臂动力学模型由于移动机械臂的倾覆性判断对实时性要求较高,因此在考虑时间成本的前提下,采用牛顿欧拉法()建立机械臂的动力学模型,拟通过递推得到整个机械臂系统的动力学方程。同时,采用牛顿欧拉法推导机械臂动力学模型需要首先获取机械臂本身的惯性参数,包括连
8、杆的惯性张量矩阵、连杆质量及质心位置。此处选择 法参数辨识:直接从 中赋予材料、设定对应的坐标系,即可导出所有的惯性参数。牛顿方程和欧拉方程的表达式为()()式中:为机械臂连杆 的质心力;为连杆 的质量;为连杆 质心加速度;为连杆 对其质心的动量矩;为连杆 对其质心的惯性张量矩阵;为连杆 的角速度;为连杆 的角加速度。牛顿欧拉公式中从连杆 到连杆 向外迭代(前向递归)计算连杆的速度和加速度如下。角速度迭代:()角加速度迭代:()线速度迭代:()()线加速度迭代:()()式中:为连杆 相对于连杆 的角速度;、分别为连杆 和连杆 的角速度;、为连杆 上坐标系和连杆 上坐标系之间的坐标变换;为连杆
9、的角速度;为连杆 的 轴单位矢量;和分别为连杆 上坐标系原点和连杆 上坐标系原点的线速度;为连杆 上坐标系原点在连杆 上坐标系中的位置。从连杆 到连杆 迭代(后向递归)计算连杆的相互作用力和力矩,公式为()由于机械臂是一个复杂的耦合系统,故每个连杆除了受到质心的惯性力和惯性力矩之外,还受到相邻连杆的力和力矩。故综合考虑,将连杆所受到的力和力矩相加,并将其重新排列可得|()式()中:、分别为作用于连杆 和连杆 的力;、分别为作用于连杆 和连杆 的力矩。此时可以求得作用于机械臂第一个连杆的力力矩 ,此力 力矩包含 个方向的分量,即 ,而机械臂作用于移动平台的力 力矩为 。移动机械臂倾覆稳定性判别整
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 Recurdyn 移动 机器人 倾覆 分析 段志国
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。