机械工程学报

作者：张海峰, 何其臻, 陈巧红, 叶伟

单位：1. 浙江理工大学机械工程学院 杭州 310018;2. 浙江理工大学计算机科学与技术学院 杭州 310018

关键词：运动学冗余,并联机构,子系统动力学建模,拉格朗日法,虚功原理,计算力矩控制；

基金：国家自然科学基金资助项目(52275036)。

相较于常规并联机构，运动学冗余并联机器人具备更多的自由度与刚体数目，因此其动力学建模更加复杂与困难。针对3-P(RR-RRR)SR运动学冗余并联运动整体动力学模型复杂且计算量大的缺陷，提出了一种动力学系统分解建模策略。首先求解了驱动关节速度与球铰速度的支链雅可比矩阵，然后推导了支链内各构件的速度，并通过拉格朗日法建立了支链子系统动力学模型。接着推导动平台与冗余连杆的速度，求解了其与广义速度之间的雅可比矩阵，并运用虚功原理建立了动平台子系统动力学模型。之后由球铰处虚拟力，通过力雅可比映射到关节空间的方法将一个动平台子系统与三个支链子系统相关联，形成整体的动力学模型，并利用ADAMS验证模型正确性。最后基于该子系统动力学模型设计了一种计算力矩控制器，将其应用于实物样机轨迹跟踪控制并与PD控制进行对比，通过对误差数据的分析证明了该控制器有效提高了轨迹跟踪的精度与响应速度。研究结果可为该机构动力学特性的深入分析和控制策略的研究提供了参考。

来源：2025年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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