一种多手指机器人动力学解析模型及其建模方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种多手指机器人动力学解析模型及其建模方法
本专利技术属于机器人领域，涉及一种多手指机器人，具体涉及一种多手指机器人动力学解析模型及其建模方法。
技术介绍
多手指机器人具有仿生的手指设计，多关节手指能够实现多种夹持方式，可在复杂环境中精确地完成各项任务。多手指机器人的数学模型是对其进行控制与应用研究的基础，由于涉及多体建模和接触运动学等理论，动力学建模一直是多手指机器人控制问题的难点之一，也是近年来该领域的热点研究问题。目前，多手指机器人常采用的建模方法以拉格朗日乘子法为主，利用拉格朗日乘子将手指与抓取对象的约束引入系统，建立其受约束条件下的动力学模型。采用此类建模方法时系统需满足以下假设条件：(1)抓取力封闭；(2)手指的雅可比矩阵可逆；(3)接触力在摩擦锥内。此外，在研究手指与抓取对象的接触时，需利用局部坐标参数来描述接触点的位置(例如，球面参数可用来表述手指曲面上任意点的位置)，由于系统引入了局部坐标参数，其质量矩阵可能出现奇异，目前，拉格朗日乘子法无法直接解决系统质量矩阵奇异的建模问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于，提供一种多手指机器人动力学解析模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多手指机器人动力学解析模型，其特征在于：所述的多手指机器人动力学解析模型为手指与抓取对象之间纯滚动约束条件下的动力学模型，具体模型如下所述：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。

【技术特征摘要】
1.一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...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦生杰，赵睿英，王欣，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61