4-DOF混联机器人多能域动力学全解模型及试验

来源：机械工程学报杂志2017年第23期北京时间：

作者：李永泉, 单张兵, 王立捷, 张立杰

单位：1. 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室 秦皇岛 066004;2. 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 秦皇岛 066004;3. 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室 秦皇岛 066004

摘要：以4-DOF混联机器人为研究对象，分析了混联机器人的运动学，接着基于传统键合图建立了系统驱动部分（电动机和气动部分）键合图模型，基于旋量键合图建立了系统机械本体动力学模型，由于系统的并联部分引入冗余驱动，提出了采用输入力矩优化的方法，增加了1个补充方程，最终得到了该机器人完整的机、电、气耦合的多能域系统动力学全解模型。冗余驱动分支在随动和施加优化得到的力矩（力/位混合控制）两种情况下，借助键合图自动化仿真软件（20-sim）进行多能域动力学仿真；并进行样机的控制试验，将仿真与试验得到的驱动力矩进行对比，验证了所建机器人系统多能域动力学模型的正确性。通过试验可以证明：力/位混合控制时样机运行更加平稳且能有效提高机构的运动精度。

关键词：20-sim,动力学模型,混联机器人,冗余驱动,旋量键合图；

基金资助：国家自然科学基金（51405421）和河北省自然科学基金（E2015203101）资助项目。