六自由度并联机器人的动力学建模及力控制研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Cary1986
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六自由度并联机器人不仅具有一般并联机器人所具有的刚度大、体积小、运动精度高、力/力矩重量比大、动力性能好、易于力反馈控制等优点,而且能实现空间六个自由度方向上的运动,因而在飞机、舰船、宇航和车载设备等的动态模拟试验装置上得到了广泛应用,已成为现代飞机、舰船、宇航和车载工业发展的重要工具.该文以对接机构综合试验台为研究对象,首先介绍了六自由度并联机器人的结构、特点以及发展概况和应用前景,然后从控制的角度出发,介绍了并联机器人几种主要的力控制方法.由于目前关于并联机器人动力学方面的研究还不充分,所建立的动力学模型或者过于复杂,或者不够完善,不方便控制理论和控制工程学者的研究.为此,该文将六自由度并联机器人看作由运动平台和六个液压缸组成的多刚体并联机构,利用凯恩(Kane)方法建立了包含液压缸惯性的六自由度并联机器人多刚体动力学模型,该模型不仅全面的表征了六自由度并联机器人的动力学特性,而且具有简单、通用的形式,同串连机器人的动力学模型结构完全相同,使得已经发展成熟的串联机器人控制方法有望移植于并联机器人,为并联机器人控制方法的研究开辟了一条捷径.由于该机器人采用液压伺服系统驱动,为此该文第三章对对称阀控制单出杆对称缸的模型进行了简单的推导,并最终建立了六自由度并联机器人系统模型,在建立该模型的基础上,对系统的频率特性进行了分析,通过不同的校正方式保证了系统各自由度的频宽要求.在该文的第五章,为六自由度并联机器人设计了力控制器,采用阻抗控制的方法实现机器人的力控制,并进行了单自由度和六自由度的仿真,仿真结果表明,该文理论推导正确,所设计的阻抗控制器能够较好的实现机器人力控制.
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