基于绝对节点坐标法链式机械臂动力学的组集建模方法

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随着人民对于自然科学的不断快速探索和人名对于更高物质生活水平的不断追求,人们越来越开始重视机械,车辆,机器人,卫星,火箭等动力学特征。进而越来越多的多体系统问题被提出,并且随着计算机,计算软件以及数值计算方法的不断提升与改进,为这类问题的建模以及计算分析提供了可能性。为了解决这些问题,人们提出了很多方法,包括相对坐标发,绝对坐标法。其中绝对节点坐标法是由夏巴纳于1996年最早提出的,本文就采用这种方法处理多体系统,但是和以往的绝对节点坐标法处理多体系统不同的是,在建立动力学方程的时候,杆件与杆件之间,采用组集的方法进行拼接,对于杆件之间不同的连接方法,组集的方法也各不相同。本论文研究由N个柔性杆与N个刚性铰组成的链式机械臂问题。把刚性铰简化成集中质量,并采用绝对节点坐标法,并通过组集方法建立链式机械臂动力学模型,推导出系统的动力学方程,并且通过数值仿真算例验证组集方法。同时运用非组集方法,与组集方相对比。组集方法因为在得到动力学方程之前已经将约束引入,得到的动力学方程更加简化,而非组集方法得到的动力学方程需要考虑约束关系,所以在计算的时候运算量更大,所以理论上,组集方法能够在运算时间更短的前提下得出与非组集方法完全一样的结果。通过对两种结果的对比,验证这一想法的准确性。
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