3-RUU并联主手动态力感建模与仿真分析于凌涛，宋华建，王正雨，王涛，杨景(哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要：在机器人主从控制过程中，力反馈精度作为力觉主手的一个重要指标，通常山主手的力感模型决定。山于主手力感模型通常建立在静力学基础上，所以在运动过程中粕度相对较低。为进一步提高力反馈粕度，木文基于多刚体动力学普遍方程及拉格朗日方程，求得3-RUU并联主手的逆动力学模型，进而提出并建立了基于主手动力学的动态力感模型。运用Adams软件，将其动力学仿真结果与动态力感模型计算出的驱动力矩相比较，证明了该主手动态力感模型的正确性；此外，将动态力感模型的仿真结果与基于静力学的静态力感模型进行比较，得出两种力感模型Z间的谋差百分比曲线，从而进一步证明了动态力感模型具有较高的力反馈精度。关键词：机械电子；3-RUU并联主手；力反馈精度；力感模型；仿真比较：TP242DynamicsForcesModellingandSimulationforYULingtao,SONGHua激an,WANGZhengyu,WANGTao,YANG激ng(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,Harbin150001,China)Abstract:Inthemaster-slaverobotcontrolprocess,accuracyforforcefeedbackasanimportantindexofthehapticmasterhands,isusuallyaforcemodelofthemainhandtobedetermined.AsthemainAcupressuremodelisusuallybasedontheirsenseofstaticmodel,sotheaccuracyisrelativelylowintheprocessofmovement.Tofurtherenhancetheprecisionofforcefeedback,accordingtothegeneralequationofmulti-bodydynamicsandLagrangeequations,obtainedtheinversedynamicsmodelof3-RUUparallelmainhand,therebyestablishingadynamicforcesmodelbasedonmastermanipulatordynamics.ThroughapplicationofAdamstocomparethedynamicsimulationresultswiththedrivingtorqueofthedynamicforcesmodel,andthusdemonstratedthedynamicforcesmodelofthemainhandisright;Further,comparethesimulationresultsofthedynamicforcesmodelwiththestaticsimulationtorque,wecangetthecurveaboutpercentageerrorbetweentheforcemodelofmainhandandthedynamicforcesmodeLanddemonstratedthedynamicforcesmodelhasahigherprecisioninforcefeedback・Keywords:Mechatronics;3-RUUParallelmainhand;Accuracyinforcefeedback;Forcemodel;Simulationcomparison0引言作为主、从控制机器人系统的关键部件，具有力反馈功能的主手不仅可以向系统输出运动信息而冃还能向操作者输出力(矩)信息，从而使操作者获得力觉临场感⑴。作为该类主手的巫要指标，其力反馈精度山主手的力感模型来决定。所谓力感模型即：主手在不同的位姿下，电机输入的驱动力(矩)与相应的末端输出力(矩)的数学关系。通常主手力感模型是建立在静力学基础上的，称Z为静态力感模型⑵，由于该模型忽略了动平台及各个连杆的速度、加速度、惯量等信息，所以操作者感受到的真实的力(力矩)与期望值存在一定偏差。基金项目：国家自然科学基金资助项目(61203358/F0306):哈工大机器人技术与系统国家重点实验室开放基金资助项目(SKLRS-2010-MS-04):高等学校博士学科点专项科研基金•新教师类资助项目(20102304120006):哈尔滨科技创新人才研究专项资金资助项目(20I2RFQXS067).作者简介：丁凌涛(1977—)，男，黑龙江哈尔滨人，副教授，博士生导师(yulinglao@hrbeu.edu),主要从事机器人技术、外科手术机器人、并联机器人、机电一体化产品研发等方向的研究工作.yulingtao@hrbeu.edu为进一步提高力反馈精度，木文以3-RUU并联主手为例，在被动杆一端的胡克较中心点在与另一端胡克铁相固连的坐标系上坐标的不变的基础上，结合高等动力学理论|3.4|求得了被动杆的绝对速度；考虑到拉格阴日法|5.6］在并联机器人动力学分析上具有广泛应用［7.8］,本文也基于这种方法分别求得了动平台、主动杆以及被动杆的动能与势能方程，进而提出并建立了该主手的动态力感模型。为验证上述模型的正确性，运用Adams软件及Matlab软件对其进行了动力学分析，仿真结果论证了动态力感模型的正确性；接着，对主手常用力感模型的力反馈粕...