一种四索并联机器人的动力学建模和控制策略

发布时间：2025-02-08 16:22

　　目前对于大型建筑物侧壁的清洁方案主要有人工悬吊擦洗、贴壁擦洗机器人和有轨擦洗等方式,这些清洁方式速度慢,功率大,成本高,人身安全系数低,为了改善这些缺点,本文研究了一种危险系数低、速度和效率高、成本低廉的平面擦洗四索机器人,并针对该机器人展开了运动学,动力学和控制策略的研究。首先对柔索并联机器人进行了位移,速度和加速度的分析,分析了绳索和滑轮的动态特性,通过矢量封闭法建立了机器人的运动学逆解模型。根据实际应用提出两种用于平面擦洗的柔索并联机器人结构,在Adams中将柔索离散化处理,建立仿真模型,根据求得的电机逆解,在Adams中使用ode45求解器对两种结构进行仿真,结果表明立式滑轮结构要优于卧式滑轮结构。根据刚度的基本定义建立系统的固有刚度矩阵与可控刚度矩阵,将固有刚度和可控刚度联合得到系统的总体刚度矩阵,并通过零空间原理提出一种基于刚度矩阵的柔索张力优化方法。考虑电机的转动惯量、粘性摩擦和库伦摩擦等阻尼建立了驱动系统的动力学模型,并通过牛顿-欧拉法得到动平台的动力学模型,从而得到系统的总体动力学方程。根据所建立的总体动力学方程进行仿真,仿真过程中用龙格库塔法求解微分方程,通过高斯消元...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1高楼平面的擦洗方式

（c）贴壁机器人（d）爬壁机器人图1高楼平面的擦洗方式并联机器人主要由刚性和柔索并联机器人两大类组成。刚性并联机器人由刚性支链作为其传动部件，质量大，惯性大，因此动平台的速度、能效比和性能受到限制。另一方面，刚性支链的尺寸和运动副转角的结构使工作空间受到限制，不能满足大范围....

图2柔索并联机器人的广泛应用

3（e）SkyCam（f）太阳能组搬运图2柔索并联机器人的广泛应用.2国内外研究现状1.2.1柔索并联机器人动力学研究现状为了获得机器人的准确控制效果，进行动力学建模是必不可少的一部分，在动力学

图2-1卧式滑轮结构

并在合适的部位安装绞盘和滑轮等支撑机构，并将柔索缠绕在绞盘上，绕过滑轮悬挂在支撑机构上，另一端通过点状铰链与清洗工作平台相连，四套电机分别牵引四根绳索的收放，实现工作平台在X，Y两个方向上的平动，Z方向的转动，清洗装置在工作平台上跟随机构运动，完成墙体的清洗任务。2.2平....

图2-2立式滑轮结构

并在合适的部位安装绞盘和滑轮等支撑机构，并将柔索缠绕在绞盘上，绕过滑轮悬挂在支撑机构上，另一端通过点状铰链与清洗工作平台相连，四套电机分别牵引四根绳索的收放，实现工作平台在X，Y两个方向上的平动，Z方向的转动，清洗装置在工作平台上跟随机构运动，完成墙体的清洗任务。2.2平....

本文编号：4031638