基于完全笛卡尔坐标的高效链式机械臂正向动力学算法

本文档标题为"基于完全笛卡尔坐标O(N)次正向动力学研究"，发表于2010年3月，属于工程技术领域的论文，主要关注的是机械臂正向动力学的高效计算方法。作者孙宏丽、吴洪涛等人在南京航空航天大学机电学院提出了一个新颖的算法，旨在解决链式机械臂在完全笛卡尔坐标系下的惯量矩阵逆问题。 研究的核心是利用刚体等效质点力学模型，这种方法将系统的独立变量坐标和完全笛卡尔坐标中的不变量选择为广义扩展坐标。通过分析完全笛卡尔坐标与广义扩展坐标的运动关系，作者们成功地将质量矩阵的计算转化为对等效质点的独立求和过程，从而实现了机械臂正向动力学的线性时间复杂度（O(n)），显著提高了计算效率。 与传统的罗伯森-维滕堡方法相比，这种新方法不仅保证了计算精度，而且在处理大规模系统时显示出明显的性能优势。论文通过对比实验验证了所提算法的准确性和高效性，适用于解决复杂机械臂的动态模拟问题，特别是在设计、控制和优化过程中，对于提高机械臂的运动控制性能具有重要意义。 该研究的关键词包括机械臂、O(n)时间复杂度、正向动力学以及完全笛卡尔坐标，表明了其在工程技术领域中的具体应用方向。此外，文档还包含了分类号1841.2，表明其在机械工程动力学方面的学术定位，以及文献标识码A和文章编号，方便读者追踪和引用。 这篇论文为解决大型机械臂的动力学问题提供了一种创新且高效的解决方案，对于提升工业机器人和自动化设备的性能具有重要的理论和实际价值。