欠驅動平面耦合剛體動力學與運動規(guī)劃研究.pdf

1、欠驅動系統(tǒng)是指控制輸入小于系統(tǒng)自由度的系統(tǒng)。由于驅動器的減少，系統(tǒng)具有重量輕、成本低、能耗少等諸多優(yōu)點。對于欠驅動系統(tǒng)的力學意義的描述是二階非完整系統(tǒng)，其非完整約束由二階微分方程表示，即指系統(tǒng)加速度的不可積性。二階非完整系統(tǒng)已有前人證明過是可控的。 本文討論欠驅動平面耦合剛體系統(tǒng)的動力學與運動規(guī)劃問題。首先，討論末端為欠驅動桿的平面機械臂系統(tǒng)。為簡化模型，僅考慮欠驅動桿的動力學問題，結合撞擊中心的力學特性，建立欠驅動桿的動力學模

2、型，導出桿的二階非完整約束方程。利用二階非完整約束的特性，通過控制欠驅動關節(jié)的加速度，欠驅動桿可產生不同形式的平動、轉動和平面運動。組合這些不同形式的運動，建立一種開環(huán)運動規(guī)劃方法，實現(xiàn)機械臂系統(tǒng)從一種初始狀態(tài)到另一種目標狀態(tài)的運動規(guī)劃。然后，作為對末端為欠驅動桿的平面欠驅動機械臂系統(tǒng)的延伸，討論平面耦合雙剛體欠驅動系統(tǒng)、三剛體耦合欠驅動系統(tǒng)及n個剛體耦合欠驅動系統(tǒng)。結合撞擊中心處的力學特性，建立系統(tǒng)的動力學模型。由系統(tǒng)的動力學模型導出