開迴路撓性機械臂的逆動力學分析與控制

Inverse Dynamics Analysis and Control for Open-Loop Deformable Robotic Manipulators

魏禎佑(Zhen-You Wei)

指導教授 ： 黃運琳

國立虎尾科技大學/工程學院/機械與機電工程研究所/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6827/NFU.2008.00010

摘要

本論文研究的主要目的為將已發展出的一種適用於開迴路機械系統的電腦輔助動力分析方法，運用在撓性機械臂的逆向動力學分析與控制等應用領域上。這個方法是以系統座標系表示一個由剛體與撓性體所組成連結體的初始狀態；且以模式座標系來針對撓性體的變形作一個整體的靜態與動態描述。此外，以接點座標系來敘述各物體與物體間的運動拘束關係。子物體的速度和加速度是以基座母物體的速度、加速度和物體間接點座標系的時間微分值來表示。撓性機械臂中每一個物體的動力方程式是以牛頓-尤拉方程式所發展而來。
在本研究中，將以電腦來計算軌跡從事加工路徑的控制與規劃。以使撓性機械臂在運作中的大部份情況的位置、速度、加速度乃至於力量都可以計算出來。並且運用2D與3D之多體開迴路撓性機械臂的數值範例，來從事整個撓性機械臂的動態分析與模擬，此研究所發展出的方法將更有效率且精確地展示出其運動狀態以及逆動力學分析與控制上。

關鍵字

撓性機械臂 ； 逆向動力學分析與控制 ； 加工路徑控制 ； 開迴路

並列摘要

The main objective of this investigation is to use a developed recursive method for path planning and inverse dynamic analysis of open-loop mechanical system that consist of a set of interconnected rigid and deformable bodies such as robotic manipulators. The initial configuration of each manipulator in the system is identified using a coupled set of reference and modal coordinates. The absolute velocities and accelerations of leaf bodies in the open-loop system are expressed in terms of the absolute velocities and accelerations of the base bodies and the time derivatives of the relative coordinates of the joints between the bodies. The dynamic equations of motion are developed for each link of deformable robotic manipulators using the Newton-Euler equations.
In this investigation, path control and planning are employing the computers to calculate the manufacturing paths of all key points of the open-loop deformable robotic manipulators. The positions, velocities, accelerations, and forces can also be calculated and updated during the movement. Therefore, the inverse dynamic analysis, control and simulation of the whole deformable robotic manipulators can be represented efficiently and accurately by this developed method and computer programs using the 2D and 3D numerical examples of the open-loop robotic manufacturing system.

並列關鍵字

Deformable robotic manipulator ； Inverse dynamic analysis and control ； Manufacturing path control ； Open-loop

參考文獻

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