空间七自由度冗余机械臂动力学建模与控制优化

本章小结主要探讨了泛海三江消防主机9000系列的消防安全系统中，对于空间串行链式机械臂的动力学建模和分析。章节首先从动力学建模的角度出发，通过抽象和参数化描述，构建了一般化的空间机械臂模型，这有助于后续的动态性能研究。作者重点介绍了单刚体动力学基本方程和空间矢量表示的铰接体惯量矩阵，强调了这种表示方法在处理机械臂动态行为中的优势。 在正向动力学研究中，基于空间矢量的铰接体算法被用来建立固定基座机械臂的动力学模型。这个过程涉及程序实现流程，并在SimMechanics软件中进行了仿真对比，结果显示这种方法计算效率较高、精度准确，且稳定性强。这对于全数值仿真和半实物仿真中的机械臂仿真分析以及控制算法设计非常适用。 针对冗余机械臂的特点，如通常存在的大计算量和控制中的“自运动”问题，本章提出了针对空间七自由度冗余机械臂的研究。具体包括采用铰接体算法优化正向动力学，通过冗余机械臂的位置和力控制策略来解决控制难题。增强混合阻抗控制技术也被应用于力控制中，旨在提升控制性能和机械臂的操作灵活性。 通过对空间冗余机械臂动力学建模的深入研究，论文旨在提供一种高效、精确的解决方案，以应对这类复杂机械臂在实际应用中的挑战。通过仿真验证和实际应用案例，证明了该方法的有效性和实用性，为相关领域的设计和控制提供了有力的支持。