空间矢量法优化的冗余机械臂正向动力学与控制研究

本篇文档主要探讨了空间漂浮基座机械臂的正向动力学，特别是针对冗余机械臂的特性进行了深入研究。在2.6节中，作者关注的是如何利用6-DOFs（六个自由度）的无质量虚拟铰链来连接漂浮基座与惯性系，这在机械臂的设计中是一个关键环节，因为这种设计能够提高系统的稳定性和精度。 作者首先介绍了空间七自由度冗余机械臂的动力学建模与控制的独特挑战，特别指出其动力学算法通常计算量大，并且控制过程中存在"自运动"现象。为了解决这些问题，研究内容聚焦于三个方面： 1. 空间机械臂正向动力学：作者采用了铰接体算法，并基于空间矢量的描述，构建了一种新型的动力学模型。这种方法旨在减少计算负担，提高效率，通过空间矢量的处理方式，更有效地模拟和分析机械臂在三维空间中的运动。 2. 冗余机械臂控制：通过对机械臂控制技术的概述，研究者明确了冗余机械臂控制的设计路径，这是解决自运动问题的关键，通过冗余关节的设计，可以在遇到故障时提供备份，提升系统的鲁棒性。 3. 增强混合阻抗控制：对于力控制部分，文章探讨了如何在空间冗余机械臂上实现增强混合阻抗控制。这种控制策略结合了力反馈和位置反馈，能够在保证精确操作的同时提供更好的交互体验，尤其适用于需要精细操作的领域，如医疗、精密制造等。 整个研究以哈尔滨工业大学硕士研究生周诚的硕士学位论文形式呈现，由导师金明河教授指导，论文详细阐述了动力学建模的思路、控制策略的选择以及仿真验证的过程，为理解冗余机械臂在复杂环境下的动态行为和高效控制提供了有价值的研究成果。