TPM手控器的運動彈性動力學研究.pdf

1、TPM手控器是由桿件系統(tǒng)組裝而成的復雜空間桿系結構,它帶有局部閉鏈,是空間主—從機器人操作系統(tǒng)的主手.傳統(tǒng)的分析方法是將手控器看作一個多剛體力學模型進行分析.近年來,機器人的操作臂朝著自身質量小、臂長、負載大等方向發(fā)展,結構具有柔性.因此,為便于操作臂的精確控制,考慮臂桿柔性的操作臂運動學、動力學研究非常重要.本文以TPM手控器為對象進行了下述研究:對TPM手控器機械臂進行了運動學分析.應用D-H通用方法,建立各連桿的坐標系統(tǒng),用齊次變

2、換矩陣描述相鄰兩連桿的空間關系,進而推導出爪手坐標系相對于參考坐標系的等價齊次坐標變換矩陣,建立起TPM手控器的運動學方程,并研究操作空間速度與關節(jié)空間速度之間的關系.對TPM手控器機械臂進行了逆運動學分析.應用代數法和幾何規(guī)劃法相結合的方法,建立TPM手控器逆運動學分析模型,給定手部任意空間位置,即可惟一確定各關節(jié)在空間的正確位姿,正、逆運動學可實現實時交互求解.對TPM手控器進行了運動彈性動力分析.TPM手控器是帶有局部閉鏈的復雜空

3、間機構,其各桿的截面形狀、尺寸及在空間的相對位置,對其自身的頻率特性及動力學性能的影響具有什么樣的規(guī)律,目前相關的研究報道還很少見.本文采用瞬時結構假定方法,將TPM手控器機械臂在操作空間內離散成不同位置的結構,建立起有限元分析模型,對其進行了準靜態(tài)分析和運動彈性動力分析,從控制彈性變形和降低低階諧振目標出發(fā),對TPM手控器機械臂的結構參數進行了優(yōu)化,并給出了優(yōu)化后的結構參數.最后應用廣義慣性橢圓概念,對TPM手控器的動力學性能進行評價