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外文翻译专 业 工 业 工 程 学 生 姓 名 钱晓光 班 级 BD机制082 学 号 0820101205 指 导 教 师 邱亚兰 外文资料名称：圆柱形双臂搬运机器人 外文资料出处：Applied Mathematics and Computation 185 (2007) 11491159 附 件： 1.外文资料翻译译文 2.外文原文 指导教师评语： 签名： 年 月 日灵活的双臂空间机器人捕捉物体的控制动力学译者：钱晓光文摘：在本文中,我们提出有效载荷的影响，来控制一个双臂空间机器人灵活的获取一个物体。该拉格朗日公式动力学模型推导出了机器人系统原理。源自初始条件的动力学模型模拟了整个系统的获取过程。一个PD控制器设计,其目的是为了稳定机器人来捕捉对象，动态模拟执行例子：例:1.机器人系统不受控制发生撞击，仿真结果表明影响效果。2.空间机器人捕获物体的成功是伟大的。仿真结果表明,该机器人关节角和机械手的迅速程度已经达到稳定。关键词:柔性臂;空间机器人;冲击;动力学;PD控制方案:圆柱型机器人;技能训练1.介绍空间机器人将成为人类未来在太空检验、装配和检索故障等日常工作的主要元素。空间机器人满足宇航员额外的活动，对这些来说是很有价值的。然而,人类生活配套设施的成本和时间对航员是有限制的，高度风险使空间机器人成为宇航员助手的选择。增加设备的流动性, 自由飞行系统中一个或多个臂安装在一艘装有推进器里，然而,扩展推进器的使用却得到了极大的限制。一个自由浮动的操作模式能增加系统的可操作性。有很多的研究成果对刚性臂空间机器人做了研究。考虑到空间机器人以下的特点:轻质量、长臂、重载荷、灵活、有效性等，切应考虑到良好的控制精度和性能。与此同时,也存在着许多研究动态建模和单臂空间机器人灵活控制的成果。作者描述了碰撞动力学建模方案的空间机器人和研究了多手臂灵活空间机器人。吴中书使用假设模态方法描述了弹性变形,建立了动态模型,研究了拉格朗日公式和仿真的柔性双臂空间机械臂。由两个特定操作阶段:影响阶段和撞击阶段。影响阶段确定了初始条件的对象。在影响阶段,使空间机器人和对象模型做了对比，冲击可能损坏机器人的内部链接。一般来说, 空间机器人的相对速度和目标之间的对比是重点。然而,在实践中难以实现这一方案。因此, 当一个空间机器人撷取一个对象，影响始终是存在的。到目前为止,冲击问题的讨论,主要是关于机器人地面固定,焦点冲动的力产生的接触点。然而,分析空间机器人的冲击动力学是很复杂的,因为存在自由浮动的动力学和动态动力学和机械手的运动的耦合效应。本文的目的是探讨物体的捕获轨道与特定的速度之间的动态稳定性，在第二节, 采用拉格朗日公式动态的模型推导了空间机器人的动态模型。此外,机器人的动力系统都源自冲击模型。控制器的设计呈现在第3节。2.动力学模型2.1. 动力学模型柔性双臂空间机器人在本节中,采用拉格朗日公式导出了该机器人系统的动力方程。该系统的运作相对时间长度较短,因此,轨道动力学的影响被忽略了。图1显示了平面柔性双臂空间机器人的运动，描述了一个惯性参照系 (x,y,z)。空间机器人系统包括一个圆柱中心和两个对称的机械手,分别链接1(筒形底座),连接2,连接3、链接4、链接5。其中链接3和链接5配合较灵活。让i = 1,2,、5这些环节的长度构成圆柱半径。柔性连接用弹性位移假设方法来描述 （1） （2） （3）i(t)是广义坐标矢量模式，i(x)是向量模式形函数。该系统采用动态模拟振型方式。 （4） 通过拉格朗日公式能获得了相应的动能、势能。一套动力方程中获得的形式:。 （5）M是惯性质量，其中矩阵是对称的,C是向量离心力,n是向量的广义动力,K是刚度矩阵。 （6） （7）向量的广力： （8） 图1 .坐标系统的一个平面柔性双臂空间机器人 2.2 初始条件的动态模拟研究有一个假设的碰撞模型中。系统保持相同的时间，虽然广义速度变化，但机器人系统的影响方程式和对象系统表达形态是相似的。因此,我们可以写 （9）和 （10）Mo是广义坐标的广义质量矩阵对象、矢量包含了科氏和离心的力量，结合两种运动方程(九)、(十),影响力量的表现都是可以避免的，从以下公式可以看出: （11）其次,结合上述方程,在此期间产生的影响，我们得到 （12）假设广义坐标系统被固定在这个时期，虽然他们的利率可能会改变。可以这样说 （13）所以,由结果整合(12)可以写成 （14）因此 （15）对象的广义速度可以用机器人术语表示 （16）代替（17）和（15）得到的结果在（15）下进行和。 （17）一旦最初的速度已经确定，评估可以依据(18)，可以解决(17)的终极价值。(18)和(17)是用来作为初始速度动态仿真来模拟系统的。2.3空间机器人的动态模型捕捉到的对象撞击会结合动力学机器人的模型方程,即下列方程 （18）通过(17),我们能得到 （19）从（12）的到的结果在（10）下进行 （20）以下将结合(23)、(9)获得 （21） （22）和 （23）在上述的方程式中,M是质量矩阵。向量C包含了科氏、离心力。 其中(22)是机器人的动力学模型。3撞击控制器的设计在这部分,目的是为了稳定整个系统。用的是控制的方案。该控制方法有时被称为反馈控制。目前,主动旋转控制及弹性坐标还在实验阶段，没有被用于实际。在本节中,确定他们的振幅可以通过从感测器的读数估出。这使得更方便划分仿真和控制结果，得到下面的表格。 （24）转矩法的PD控制设计,其书面形式 （25） （26）从（29)到结束我们能得到 （27）表1 物理参数柔性双臂空间机器人和对象系统项目长度（m）质量（kg）结果（N m）质量2400关系2220关系310101000关系4220关系510101000对象240表2 柔性双臂空间机器人和对象系统项目广义坐标广义速度质量00关系2150.2关系338.140.1关系4-15-0.1关系5-38.14-0.05对象0V=-0.2,w=-14仿真结果在本节中，进行了动力学仿真。举两例描述机器人系统的控制和控制影响：(1).动态模拟系统。控制机器人的动力学系统研究发现，(图二)约25厘米超过5了厘米，没有控制。此外,其它关节角在（图2)漂移快得多,这将很可能引起关节角的破损。所有的这些也将增加系统控制难度。因为其灵活的振动。因为不会改变位移，我们不考虑阻尼结构的模型。(2).仿真是利用反馈线性控制转矩的,其目的是为了控制旋转的操纵程度而已。整个系统最初的速率通过(17)和(18)进行计算。研究发现, 系统的动态响应很好。5结论 影响系统动力的动力学模型, 拉格朗日公式对柔性双臂空间机器人进行了推导。一个算法对初始条件的确定做了仿真分析。基于模拟技术得出结论。首先, 捕捉对象与一个特定的速度对系统动力学影响效果明显的, 振动结构的链接会影响机器人的位置精度的灵活性。因此,研究空间机器人捕捉对象,对该漂移影响必须考虑阻尼和构造模型。此外,同样重要的是，要确定压力影响条件。其次,一个控制算法,其目的是为了稳定整个系统的正确尺寸设计与实现。仿真结果将关节角和机械手迅速送到稳定状态。但没有明确的弹性振动控制。最后,对象成功抓获。参考文献：1 S. 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