刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真研究

林军 王; 宝周 史; 东 张; 仕豪 丁; 建明 刘

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2019.10.019

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刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真研究

设计计算 | 更新时间：2022-10-25

- 刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真研究
- Research of Dynamics Modeling and Simulation of Rigid-flexible Coupled Parallel Robot
- 机械传动 2019年第10期页码：97-103
- 作者机构：
  
  1.兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州 730050
  2.兰州理工大学西部能源与环境研究中心，甘肃兰州 730050
- 作者简介：
  
  王林军（1963— ），男，汉族，陕西宝鸡人，教授，硕士生导师，主要研究方向为机器人动力学与控制、机械CAD、新能源利用技术等。
  史宝周（1993— ），男，汉族，甘肃庆阳人，硕士，主要研究方向为机器人动力学与控制、机械系统仿真技术。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51806093)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2019.10.019
  中图分类号：
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王林军,史宝周,张东等.刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真研究[J].机械传动,XXXX,XX(XX):97-103.

Wang Linjun,Shi Baozhou,Zhang Dong,et al.Research of Dynamics Modeling and Simulation of Rigid-flexible Coupled Parallel Robot[J].Journal of Mechanical Transmission,XXXX,XX(XX):97-103.
王林军,史宝周,张东等.刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真研究[J].机械传动,XXXX,XX(XX):97-103. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2019.10.019.

Wang Linjun,Shi Baozhou,Zhang Dong,et al.Research of Dynamics Modeling and Simulation of Rigid-flexible Coupled Parallel Robot[J].Journal of Mechanical Transmission,XXXX,XX(XX):97-103. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2019.10.019.

摘要

并联机构在运动过程中存在弹性变形和刚柔耦合效应，对机构的运动及其稳定性具有较大影响。针对上述问题，以3自由度刚柔耦合并联机器人为研究对象，基于线性多体系统传递矩阵法（线性MSTMM）建立了刚柔耦合并联机器人多体系统模型和拓扑结构模型，推导了整体系统的空间转换方程和动力学方程；通过Matlab软件建立了机器人SimMechanics仿真模型，并基于PID控制策略对机器人进行了轨迹跟踪的仿真研究。结果表明，机器人末端输出的实际运动轨迹与期望轨迹基本吻合，机器人系统运动相对稳定，验证了该建模方法的正确性和有效性，为进一步对并联机构进行研究提供了一定的理论依据。

Abstract

There are elastic deformation and rigid-flexible coupling effects in the motion of parallel mechanism, which have great influence on the motion and stability of the mechanism. Aiming at the above problems, taking the 3-DOF rigid-flexible coupled parallel robot as research object， based on linear MSTMM， the multi-body system model and topological structure model of rigid-flexible coupled robot are established, and the spatial transformation equation and dynamics equation of the whole system are derived. Then the simulation model of robot SimMechanics is established by Matlab software, and the trajectory tracking of the robot is simulated based on PID control strategy. The simulation results show that the actual trajectory of the robot is in good agreement with the expected trajectory, and the system motion is stable. Thus the correctness and effectiveness of the modeling method are verified， a theoretical basis for further research on the parallel mechanism is provided.

关键词

并联机器人线性MSTMM 刚柔耦合动力学 Matlab PID控制

Keywords

Parallel robotLinear MSTMMRigid-flexible coupling dynamicsMatlabPID control

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