伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人課件第10章 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)力學(xué)分析

第十章工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)力學(xué)分析李鑫合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院第十章工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)力學(xué)分析10.1剛體動(dòng)力學(xué)10.2SCADA機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)分析總結(jié)2024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut210.1.1剛體的動(dòng)能和位能32024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut一般物體的動(dòng)能與位能根據(jù)力學(xué)原理，對如圖所示的一般物體平動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能和位能進(jìn)行計(jì)算如下：式中，K、P、D和W分別表示物體所具有的動(dòng)能、位能、所消耗的能量和外力所做的功；M0和M1為支架和運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量；x0和x1為運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的點(diǎn)；g為重力加速點(diǎn)；k為彈簧胡克系數(shù)；c為摩擦系數(shù)；F為外施作用力。10.1.2動(dòng)力學(xué)方程的兩種求法42024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut二連桿機(jī)械手(2)根據(jù)力學(xué)原理，對如圖所示的一般物體平動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能和位能進(jìn)行計(jì)算如下：1．拉格朗日功能平衡法2.頓-歐拉動(dòng)態(tài)函數(shù)平衡法10.2.1機(jī)器人正動(dòng)力學(xué)分析52024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut平面二自由度機(jī)器人示意圖1.選取廣義關(guān)節(jié)變量及廣義力2.求系統(tǒng)動(dòng)能

3.求系統(tǒng)的勢能4.建立拉格朗日算子5.求系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程10.2.2機(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)分析62024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut逆動(dòng)力學(xué)的計(jì)算包含了兩個(gè)遞歸算法，即前向計(jì)算機(jī)械臂的速度、加速度和反向計(jì)算機(jī)械臂的力矩。逆動(dòng)力學(xué)的給定值是機(jī)械臂的速度和加速度。由于基座的速度和加速度為零，機(jī)械臂的關(guān)節(jié)角度是相對于上一個(gè)連桿定義的。顯然，后一個(gè)連桿的速度和加速度依賴于前一個(gè)連桿。所以，對于機(jī)器人所有的連桿，其速度和加速度都可以一步步計(jì)算出來。如果選擇中間任意一個(gè)連桿兩側(cè)的受力都是未知的，只有末端執(zhí)行器所在的連桿一側(cè)受力為確定值。由于通過前向遞歸算法可以計(jì)算出了加速度，那么借助連桿的拉格朗日方程可以求出它另一側(cè)的受力。因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ?，所以兩個(gè)連桿的連接處受到大小相等、方向相反的力，由此可以推導(dǎo)出它前一個(gè)連桿一側(cè)的受力。依次從末端執(zhí)行器向基座計(jì)算，最終可以推導(dǎo)出所有連桿的受力?？偨Y(jié)習(xí)題與思考題1.簡述機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程的兩種求法。2.機(jī)器人正動(dòng)力學(xué)分析的求解問題是什么？3.