機(jī)器人動(dòng)力學(xué)ppt課件.ppt

1、第5章機(jī)械手臂動(dòng)力學(xué),引言 拉格朗日方程簡(jiǎn)單回顧 多自由度機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程 關(guān)節(jié)空間和操作空間的動(dòng)力學(xué) 需要說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題,1,第1節(jié)引言,為什么要學(xué)習(xí)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)？ 根據(jù)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力或力矩，計(jì)算操作臂末端執(zhí)行器的位移、速度、加速度動(dòng)力學(xué)正問(wèn)題，與仿真有關(guān)。 計(jì)算每個(gè)關(guān)節(jié)所需要的驅(qū)動(dòng)力矩：根據(jù)末端執(zhí)行器的位移、速度、加速度，求出關(guān)節(jié)力矩或力動(dòng)力學(xué)逆問(wèn)題，與控制有關(guān)。 考察不同慣量負(fù)載對(duì)機(jī)器人的影響(與實(shí)際工作有關(guān)） 研究機(jī)器人不同部件之間的關(guān)系，合理設(shè)計(jì)機(jī)器人部件。 建立機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程的方法有很多：拉格朗日方法（）、牛頓歐拉方法、凱恩方法等。 這里所使用的方法：拉格朗日法。其他方法參考分析

2、力學(xué)或多體動(dòng)力學(xué),2,第2節(jié)拉格朗日力學(xué)方法的回顧,拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程的描述 幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例 單自由度小車彈簧系統(tǒng) 兩自由度系統(tǒng)小車彈簧擺系統(tǒng) 集中質(zhì)量雙連桿系統(tǒng) 兩自由度機(jī)器人手臂（分布質(zhì)量）,3,拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程,4,用拉格朗日方程解決問(wèn)題的一般步驟,求質(zhì)點(diǎn)或剛體質(zhì)心處的速度；求剛體繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 求各部件的動(dòng)能；求總動(dòng)能K 求各部件的勢(shì)能；求總勢(shì)能P 求拉格朗日函數(shù)L=K-P 求與各變量對(duì)應(yīng)的廣義力或力矩 列寫拉格朗日方程 將拉格朗日方程寫成矩陣形式,5,用拉格朗日方程解決問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn),從系統(tǒng)總體解決問(wèn)題，不需取隔離體； 不需關(guān)注各部分之間的內(nèi)力； 是一種能量方法； 易程序化； 易與現(xiàn)

3、代控制理論相結(jié)合，轉(zhuǎn)變成控制模型。易取狀態(tài)、輸出、及控制作用。,6,單自由度小車彈簧系統(tǒng),7,8,兩自由度系統(tǒng)小車彈簧擺系統(tǒng),9,廣義坐標(biāo)與廣義力,廣義坐標(biāo)：不是通常所說(shuō)的與坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的概念；有幾個(gè)自由度就有幾個(gè)廣義坐標(biāo)；可以是移動(dòng)位移，亦可以是轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)角。 廣義力：與廣義坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)，有幾個(gè)廣義坐標(biāo)就有幾個(gè)相應(yīng)的廣義力；可以是力，亦可以是力矩。,10,11,12,13,寫成矩陣形式,14,集中質(zhì)量雙連桿系統(tǒng),15,16,17,18,19,兩自由度機(jī)器人手臂（分布質(zhì)量）,20,21,22,23,第3節(jié)多自由度機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程的建立,關(guān)鍵是求取構(gòu)成機(jī)器人的各連桿的質(zhì)心處的位置和速度。 方法是用前面介紹的齊次坐標(biāo)變換及運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立方法,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,兩個(gè)例子,平面二連桿 RV-M1：假定各連桿是規(guī)則的矩形剛體,37,第四節(jié)關(guān)節(jié)空間和操作空間的動(dòng)力學(xué),關(guān)節(jié)空間動(dòng)力學(xué)方程 操作空間動(dòng)力學(xué)方程 操作力矩方程關(guān)節(jié)力矩與操作運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系,38,關(guān)節(jié)空間動(dòng)力學(xué)方程,39,操作空間動(dòng)力學(xué)方程,40,操作力矩方程,41,需要說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題,這些動(dòng)力學(xué)方程可以用來(lái)估計(jì)以一定速度和加速度驅(qū)動(dòng)機(jī)器人時(shí)各關(guān)節(jié)所需的驅(qū)動(dòng)力或力矩，并以此為依據(jù)選擇機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)器 多自由度機(jī)器人的動(dòng)力