机器人技术基础实验报告9机器人动力学(机器人动力学分析)

建立机器人的运动学模型、动力学模型的意义

描述各运动对象的关系。机器人运动学包括正向运动学和逆向运动学，其模型意义为描述各运动对象的关系。机器人动力学是对机器人机构的力和运动之间关系与平衡进行研究的学科。

为什么要做机器人动力学分析？

机器人动力学研究目的，建立力、质量和加速度之间以及力矩、惯量和角速度之间的关系。确定力和力矩，计算每个驱动器所需的驱动力，以使在机器人连杆和关节上产生期望的加速度。根据有关方程式并考虑机器人的外部载荷计算出驱动器可能承受的最大载荷，设计出能提供足够力及力矩的驱动器。研究机器人不同部件之间的关系，合理设计出机器人的部件动力学分析也就是建立动力学模型，动力学模型可以在动力学分析软件中做运动仿真。你在动力学分析书中可以找到答案，我最近弄的admas也可以看到，机器人动力学分析是建立动力模型的基础，在admas可以做动力学仿真。当机器人运行于高速条件下时,整个系统将处于一种不稳定的状态。对高速运动条件下的机器人动力学进行了深入的研究。首先,对研制的6自由度搬运机器人平台硬件结构进行了介绍。在此基础上,对高速运动的机器人的动力学表达式式进行了分析,得到了造成机器人高速运动动力学效应的状态参量—机器人的关节角θ、关节角速度θ觯与关节角加速度θ咬,结合机器人样机的PID主控制器,定性探索了机器人的动力学参量与PID控制器参量间的关系规律,为后续的控制器设计提供依据。机器人的仿真和建模需要需要机器人的动力学模型，也只有通过动力学模型才可以更真实的模拟机器人的工作状况，举例来说，只有通过动力学分析，我们才可以确定机器人各个关节动态过程中的出力状况，进而确定每个关节所需要电机及驱动器性能；再者，对机器人做静力学分析可以知道结构的设计需求、电机的功率等实际上是不严格的，机器人静力学分析仅适用于稳态状况下的分析，并不适合动态过程的分析；只有通过动态过程的分析才可以确定机器人的结构要求、电机功率等。很多情况下，稳态情况（静力学）的计算结果如果直接应用于机器人的设计，往往会导致灾难性后果。

作为机器人控制基本的运动方程式的动力学特征有哪些？

机器人的动力学特征和运动学特征是通过动力学模型和运动学模型来表征的，是不同概念。动力学模型建模方法比较多，如拉格朗日力学方法，凯恩方程方法等，其特征量是机器人关节变量的力学量，如驱动力，摩擦力，扭矩等。可针对不同研究目的建立不同的模型。如果你想了解的更多的话，可以推荐一本书：

机器人操作的数学导论。这本书写的非常好，适合有一定数学基础的研究者阅读。