[发明专利]一种多手指机器人动力学解析模型及其建模方法

摘要

本发明的提供了一种多手指机器人动力学解析模型及其建模方法，首先建立系统约束表达式，获得系统虚位移与约束条件的关系；其次，求解虚位移向量通解，并将其带入虚功原理表达式，得到可以简化动力学模型中约束力的关系式；然后，采用简化关系式处理系统无约束时的运动方程，结合处理结果和约束表达式构造取代奇异质量矩阵的质量补充矩阵；最后，利用质量补充矩阵求解系统质量矩阵奇异时的手指机器人动力学解析模型，得到了质量矩阵奇异时的依然有解的模型。

主权项

一种多手指机器人动力学解析模型的建模方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一，分解多手指机器人与抓取对象系统并提出建模设定条件；步骤二，定义建模基础坐标系和各子系统参考坐标系；步骤三，根据拉格朗日方程建立第i个手指子系统动力学模型；步骤四，根据拉格朗日方程建立抓取对象子系统动力学模型；步骤五，根据拉格朗日方程建立手指与抓取对象“非约束”系统的动力学模型；步骤六，建立手指与抓取对象之间纯滚动约束条件下的约束方程；步骤七，首先建立系统约束表达式，获得系统虚位移与约束条件的关系；其次，求解虚位移向量通解，并将其带入虚功原理表达式，得到可以简化动力学模型中约束力的关系式；然后，采用简化关系式处理系统无约束时的运动方程，结合处理结果和约束表达式构造取代奇异质量矩阵的质量补充矩阵；最后，利用质量补充矩阵求解系统质量矩阵奇异时的手指机器人动力学解析模型，得到了质量矩阵奇异时的依然有解的模型如下：q··=(I-A+(q·,q)A(q·,q))M(q)A(q·,q)+Q^(q·,q)b(q·,q)]]>式中：q为系统广义坐标向量；为系统广义速度向量；为系统广义加速度向量；I为单位矩阵；M(q)为系统质量矩阵；为系统约束二阶表达式系数矩阵；为系统约束二阶表达式常数项矩阵；为系统外力向量。