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ADAMS两杆机械臂考虑摩擦时的碰撞动力学研究

时间:2017-08-10 17:35来源:毕业论文
在编程时采用ADAMS预报-校正法,可以保证计算结果的合理性。通过其与商用ADAMS软件对其的仿真的比较,验证本文运用的理论和数值算法的有效性
摘要碰撞问题本质上是一个非连续、非光滑的、强非线性的多尺度动力学问题。本文研究的是两杆机械臂碰撞动力学的过程,对两杆机械臂与地面碰撞的情况进行分析,并且加入摩擦的影响,分析碰撞过程中的动力学效应,力求提出创新的处理摩擦碰撞问题的方法。接触-碰撞模型是根据Hertz接触理论和非线性弹簧阻尼理论建立的,用Lagrange方程推导平面两杆系统的动力学方程,推导得到的动力学方程中的速度是连续的,方程可直接进行求解。在编程时采用ADAMS预报-校正法,可以保证计算结果的合理性。通过其与商用ADAMS软件对其的仿真的比较,验证本文运用的理论和数值算法的有效性。12342
关键词  接触-碰撞  摩擦  碰撞动力学  数值计算
毕业设计说明书(论文)外文摘要
Title    Impact dynamics of a two-link Manipulators with friction
Abstract
Impact is essentially a non-continuous, non-smooth, strong nonlinear dynamics problems of multiple scales. This paper mainly study about the process of impact dynamics of two-link manipulators, analyze the two manipulators impact with the ground, and then analyze the effects of friction in the impact dynamics. According to these, we strive to come up with a innovative method to the problem of friction-impact dynamics. The contact-impact model is established according to the Hertzian contact theory and nonlinear damping theory. The system's dynamic equations which include impact process are derived via the Lagrangian method. The velocity in the resulting equations is continuous, so the equations could be solved directly. In the programming, we use the ADAMS prediction-correction method to solve equations. This comparison with the commercial ADAMS software, we could validate the theoretical and numerical algorithm presented in this paper. 源自六&维"论*文'网.加7位QQ3249'114 www.lwfree.cn
Keywords  contact-impact, friction, impact dynamics, numerical simulation
目   次
1  引言 1
1.1  概述 1
1.2  多体系统碰撞动力学简介 2
1.3  数值计算与动力学仿真 5
1.4  研究对象界定 6
1.5  本课题研究的问题 6
2  机器人碰撞动力学建模 7
2.1  弹性接触分析 7
2.2  机器人碰撞动力学方程推导 12
3  机器人碰撞动力学数值求解 14
3.1  数值计算方法及方程处理 14
3.2  C++程序流程 16
3.3  求解结果 17
4  机器人碰撞动力学仿真 23
4.1  基本模型23
4.2  仿真结果 25
5  结果比较 29
5.1  两杆未碰撞时的情况29
5.2  两杆碰撞时的情况31
结论  35
致谢  36
参考文献37
 1  引言
随着现代高科技结构的日益复杂,机器人系统碰撞动力学越来越受到重视,已经成为机器人学和多体系统动力学研究的热点之一。碰撞是机器人操作过程中一个不可避免的环节,对机器人轨迹规划和实时控制等带来严峻的挑战。
本文研究两杆机械臂碰撞动力学的过程,对两杆机械臂与地面碰撞的情况进行分析,分析碰撞过程中的动力学效应,并且加入摩擦的影响,力求提出创新的处理摩擦碰撞问题的方法。研究的接触-碰撞模型是根据Hertz接触理论和非线性弹簧阻尼理论建立的,用Lagrange方程推导平面两杆系统的动力学方程来进行数值求解,并用商用ADAMS软件进行仿真,为生产实际提供一些参考。
1.1  概述
自古以来,就有不少科学家和杰出工匠制造出了具有人类特点或模拟动物特征的机器人雏形。但机器人一词却是出现在1920年捷克作家Karel Capek所写的剧本中,剧中的人造劳动者取名为“Robota”,捷克语的意思是“苦力”。英语的Robot一词就是由此而来。[1] ADAMS两杆机械臂考虑摩擦时的碰撞动力学研究:http://www.lwfree.cn/wuli/20170810/12072.html
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