直接驱动机器人动力学模型的符号推导与仿真  

SYMBOLIC DERIVATION OF DYNAMICAL MODEL AND SIMULATION OF A DIRECT DRIVE ROBOT

作　　者：李殿起[1,2] 薛定宇[1] 王亚杰[1,3] 徐心和[1] 

机构地区：[1]东北大学信息科学与工程学院,沈阳110004 [2]沈阳工业大学机械工程学院,沈阳110023 [3]沈阳航空工业学院计算中心,沈阳110034

出　　处：《机械强度》2009年第5期842-846,共5页Journal of Mechanical Strength

基　　金：国家自然科学基金资助项目(60475036)~~

摘　　要：首先探讨如何根据拉格朗日-欧拉方法,用符号计算软件Mathematica推导机器人动力学方程,而后导出一个具有三个旋转自由度的机器人的动力学模型;其次在考虑机器人动力学、关节电机驱动动力学以及机器人的加、减速情况下,对机器人进行动力学仿真,计算力矩控制器的仿真结果表明所建立的模型可用于机器人控制。最后由仿真分析结果,为直接驱动机器人设计提供依据并为其选择驱动电机。该机器人主要用于视觉伺服控制和非线性控制研究。It is presented how to derive dynamical equations of a robot via Mathematica software package based on Euler-Lagrange method, and a dynamic model for a direct-drive robot with 3 rotational degrees of freedom （DOF） is derived. Then, in consideration of the robot dynamics and motor actuator dynamics, the dynamical simulation of the direct-drive robot was finished. The simulation results of the computed torque controller show the efficiency of the dynamical model. Finally, the problem of choosing appropriate drive motors was solved by analyzing the simulation results. The direct-drive robot is usually used to test a variety of advanced nonlinear control strategies, and it is also used for the research of visual servo control.

关 键 词：机器人 直接驱动 符号计算 动力学模型 MATHEMATICA 软件 

分 类 号：TP242[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TH113[自动化与计算机技术—控制科学与工程]