空间七自由度冗余机械臂动力学建模与控制方法探讨

本文主要探讨的是运动学量向外递推在泛海三江消防主机9000系列说明书中的应用，特别是在冗余机械臂动力学建模与控制的背景下。针对空间七自由度冗余机械臂的特性，作者周诚在硕士学位论文中详细研究了该类型的机械臂动力学和控制策略。 首先，论文概述了空间冗余机械臂的动力学模型与控制的独特挑战，特别指出七自由度机械臂的动态分析通常涉及复杂的计算，并且控制过程中可能遇到“自运动”问题，即系统自身的无目的运动。这些问题对于实际应用来说是需要解决的关键点。 本文的核心研究内容包括三个部分： 1. 空间机械臂正向动力学建模：通过采用铰接体算法，文章着重于降低正向动力学计算的复杂性和耗时。作者利用空间矢量描述的方法建立了更为简洁且高效的动力学模型，这有助于减少计算负担并提高模型的准确性。 2. 冗余机械臂控制：基于对机械臂控制原理的深入理解，研究了冗余设计在机械臂定位控制中的应用，旨在实现更精确、鲁棒的运动控制，通过冗余关节来弥补单一关节故障的影响，提升系统的稳定性和可靠性。 3. 增强混合阻抗控制的研究：在力控制方面，作者探讨了如何结合增强混合阻抗控制技术，使得冗余机械臂能够提供更加自然和适应性的力反馈，这对于人机交互和精密操作任务至关重要。 为了验证所提出的动力学模型和控制策略，作者在SimMechanics这一仿真软件中搭建了空间机械臂模型，并进行了实际模拟和实验，确保理论分析的有效性和实用性。 这篇论文不仅解决了冗余机械臂动力学建模中的计算效率问题，还针对控制策略进行了创新性研究，为实际消防主机9000系列的应用提供了理论支持和优化方案。通过本文的研究，可以期待在消防救援等场景中看到更为高效和精准的冗余机械臂操作。