基于粒子群算法的空间机械臂关节驱动力矩优化设计

摘要：

采用绝对节点坐标方法对空间柔性机械臂臂杆进行动力学建模,采用自然坐标法对机械臂关节进行建模,最终得到刚柔耦合的空间机械臂动力学模型.对冗余自由度机械臂进行逆运动学分析,由规划的末端轨迹得到了含自运动项的关节转角轨迹.利用动力学方程中Lagrange乘子的物理意义,对机械臂系统进行逆动力学分析,推导了关节轴瓦与轴颈在运动过程中受到的关节驱动力/力矩.利用粒子群算法优化机械臂的自运动项,得到了最小化的关节驱动力矩能耗,从而形成了一种冗余空间机械臂关节驱动力矩优化设计新方法.在平面三连杆柔性机械臂进行了数值仿真,仿真结果表明:所提出的方法在实现末端轨迹跟踪的同时,能有效降低关节力矩能耗;得到的关节力矩连续性好,能够满足工程实际需要.

关键词：工程力学、冗余空间机械臂、关节驱动力矩、绝对节点坐标法、粒子群算法

所属期刊栏目：37

分类号：O313.7(理论力学（一般力学）)

资助基金：CAST创新基金资助项目CAST20100141107

在线出版日期：2017-10-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：813-817