为提高机器人在高速运动过程中的精度和稳定性,研究了4-DOF的Delta高速并联机器人动力学方程的建模方法。采用几何法求解机器人逆运动学方程,结合旋量理论的Kane方法建立了机器人的动力学方程。采用Matlab编程对运动学和动力学模型进行求解,绘制了各个驱动臂的位移、速度、加速度以及力矩曲线。在Simscape中建立Delta机器人的动力学控制系统,以力矩为输入,得到驱动臂位移曲线。对比计算和仿真结果,验证了动力学方程的正确性。

为了减小六自由度运动模拟平台电动缸电动机的耗能,一般采用再增加3个气缸的气源辅助式六自由度运动模拟平台。文中考虑气缸中气体压力随气缸的运动发生变化的影响,利用凯恩方程对气源辅助式六自由度运动模拟平台建立了动力学反解模型。文中建立的动力学模型结构紧凑,可以用于气源辅助式六自由度运动模拟平台的优化设计和控制算法等的研究中。

Delta并联机器人被广泛用于小物品的高速拣选和包装等。为了得到优良的性能,控制系统设计和机械结构设计时需要考虑动力学模型的影响。文中利用凯恩方程对三自由度Delta并联机器人建立了动力学反解模型。文中建立的动力学模型结构紧凑。在整个建模过程中,只是用到了动平台的位置、速度、角速度参数和主动转动副转角、角速度及角加速度,不需要求出被动臂(即空间平行四边形机构)的位姿参数、(角)速度和(角)加速度。

由于垂起固定翼无人机结构复杂,无论是采用数值模拟得到其非定常气动力还是采用单刚体建模方法建立其动力学模型都较为困难。为了解决该问题,通过CFD数值模拟机翼翼型的迟滞环线,引入无人机俯仰运动所产生的迟滞效应,通过ONERA方程建立无人机垂起改平飞过程的非定常气动力模型,最终基于多体动力学,将无人机划分成机翼、机身、旋翼、舵面的多刚体系统,通过凯恩方程推导并建立无人机动力学模型,通过数值仿真可以发现:多体动力学的方法适用于这类结构复杂无人机的建模,引入机翼的迟滞环对无人机的俯仰运动起阻尼作用;引入非定常气动力与未引入非定常气动力相比垂起速度存在8%的差异,垂起改平飞过程结束时两者上升速度存在40%的差异。

运动范围大、精度高的并联运动平台是对接机构综合试验台的重要子系统，由于该并联运动平台的液压缸的质量较大而负载质量较小。因此在进行并联运动平台的受力分析时必须建立起包含液压缸影响的多刚体动力学模型。本文先建立了并联运动平台的运动学方程。然后运用凯恩方程推导了并联运动平台的多刚体动力学模型，最后运用该模型对并联运动平台的受力进行了仿真计算，计算结果表明液压缸的质量和惯量对并联运动平台受力的影响很大、不允忽略，所得结果可作为对接机构综合试验台并联运动平台优化设计的依据。