机器人工程及应用培训讲义(PPT 27页)

牛顿—欧拉运动方程
拉格朗日动力学
关节空间与操作空间动力学
前面我们所研究的机器人运动学都是在稳态下进行的，
没有考虑机器人运动的动态过程。实际上，
机器人的动态性能不仅与运动学相对位置有关，还与机器人的结构形式、
质量分布、执行机构的位置、传动装置等因案有关。机器人动态性能由动力学方程描述，
动力学是考虑上述因素，研究机器人运动与关节力(力矩)间的动态关系。
描述这种动态关系的微分方程称为机器人动力学方程。机器人动力学要解决两类问题：
动力学正问题和逆问题。
动力学正问题是——根据关节驱动力矩或力，计算机器人的运动(关节位移、速度和加速度)；
动力学逆问题是——已知轨迹对应的关节位移、速度和加速度，求出所需要的关节力矩或力。
不考虑机电控制装置的惯性、摩擦、间隙、饱和等因素时，
n自由度机器人动力方程为n个二阶耦合非线性微分方程。方程中包括惯性力/力矩、
哥氏力/力矩、离心力/力矩及重力/力矩，是一个耦合的非线性多输入多输出系统。
对机器人动力学的研究，所采用的方法很多，有拉格朗日(Lagrange)方法、牛顿一欧拉
(Newton—Euler)、高斯(Gauss)、凯恩(Kane)、旋量对偶数、
罗伯逊一魏登堡(Roberson—Wittenburg)等方法。

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