规范理论与旋量法：柔性机械手动力学的简洁统一模型

本文主要探讨了柔性机械手的动力学方程，发表于1996年4月的《华侨大学学报〈自然科学版〉》第17卷第2期。作者林某通过结合规范理论和旋量矩阵的方法，提出了一个能够准确反映刚体运动与弹性变形相互作用的通用动力学模型。这个模型的显著优点在于其简洁性、系统性和计算效率，特别适合于处理树形柔性多体系统，如复杂的机器人结构，其中弹性变形对动态性能的影响尤为重要。 随着机器人技术的发展，特别是对高速和高精度应用的需求增加，传统的刚性机器人动力学模型已经不能满足实际需求，因为弹性变形会导致刚体的大位移与构件的小变形耦合，使系统的自由度大幅增加，使得动力学模型变得复杂。为了解决这一问题，文章引用了有限元法、Jourdain变分法、结构动力学以及多体系统动力学理论，尽管这些方法在弹性变形动力学研究中取得了进展，但计算过程仍然相对繁琐。 作者运用旋量理论和规范理论，将这些复杂的关系转化为一种简明的矩阵形式，使得柔性机械手的动力学方程得以简化。旋量理论在此发挥了关键作用，它通过矢量S的Plücker坐标和旋量列阵来描述物体在空间中的位置和方向，同时考虑到坐标系之间的转换，通过旋量变换矩阵Aij和Bij进行统一处理。 通过这种方法建立的动力学方程不仅有助于设计者理解和分析柔性机械手在实际运行中的动态行为，还提供了更为便捷的计算工具，对于提高机器人系统的控制精度和工作效率具有重要意义。因此，这篇论文对于柔性机械手动力学的研究者和工程师来说，是一份宝贵的参考资料，展示了如何将复杂问题简化到易于处理的形式。