[發明專利]一種連續型機械臂的靜力學建模方法

有效

• 申請號: 201811344693.0
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109325315B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 孟得山;王學謙;梁斌;黃少平;蘆維寧;徐文福
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 方艷平

1.一種連續型機械臂的靜力學建模方法，其特征在于，所述連續型機械臂包括多個分段，每個分段分別包括多個分節，每個分節之間依次通過圓盤連接起來，且每相鄰的兩個所述圓盤之間夾著一個彈性片，所述圓盤上設有多個過繩孔，在所述連續型機械臂的一端通過繩索施加拉力來驅動所述彈性片彎曲，其中每一個分段分別由多根繩索進行驅動；所述靜力學建模方法包括：將所述連續型機械臂中的每個所述彈性片等效為偽剛體模型，以建立所述連續型機械臂的靜力學平衡方程。

2.根據權利要求1所述的連續型機械臂的靜力學建模方法，其特征在于，將所述連續型機械臂中的每個所述彈性片等效為三關節偽剛體模型具體為：將每個所述彈性片等效為由三個扭簧連接的四段剛性桿組成的梁。

3.根據權利要求2所述的連續型機械臂的靜力學建模方法，其特征在于，所述靜力學建模方法具體包括：

S1：根據三關節偽剛體模型，建立每個等效的所述扭簧的力平衡方程，得到所述連續型機械臂受到預定的繩索拉力和外力時的每個所述扭簧的偏轉角度；

S2：根據三關節偽剛體模型建立各個所述分節的變換矩陣，并根據每個所述扭簧的偏轉角度以及各個所述分節的變換矩陣的傳遞關系，得到所述連續型機械臂的整體姿態；

S3：根據所述連續型機械臂的整體姿態，分別建立繩索拉力和外力對每個所述扭簧的作用力矩表達式；

S4：將繩索拉力和外力對每個所述扭簧的作用力矩表達式代入到每個所述扭簧的力平衡方程，得到所述連續型機械臂的靜力學平衡方程。

4.根據權利要求3所述的連續型機械臂的靜力學建模方法，其特征在于，步驟S1中根據三關節偽剛體模型建立的每個等效的所述扭簧的力平衡方程為：

其中，i表示分節的編號，k表示某一分節內扭簧的編號，其中k＝1,2,3；τ_i,k表示第i分節內第k個扭簧對應的扭力，K_i,k表示第i分節內第k個扭簧的剛度系數，θ_i,k表示第i分節內第k個扭簧的偏轉角度，表示繩索拉力對第i分節內第k個扭簧作用的等效力矩，表示外力對第i分節內第k個扭簧作用的等效力矩。