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四轮Mecanum轮全方位移动机器人动力学分析

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于Mecanum轮全方位移动机器人整个系统来说,其本身具有三个方向的自由度:X方向和Y方向上的平动以及绕着自身坐标原点的转动,整个系统的模型复杂,Lagrange第二方程是根据系统的能量来分析系统的动力学,比较适用于这个模型。假设轮子与地面之间的摩擦系数为μ,则整个系统的瑞利耗散函数R为:将等式和代入带有耗散函数的Lagrange方程可以得到:等式可以变为:令:四轮Mecanum轮全方位移动机器人的动力学方程为:

四轮Mecanum轮全方位移动机器人动力学分析

对于Mecanum轮全方位移动机器人整个系统来说,其本身具有三个方向的自由度:X方向和Y方向上的平动以及绕着自身坐标原点的转动,整个系统的模型复杂,Lagrange第二方程是根据系统的能量来分析系统的动力学,比较适用于这个模型。当Mecanum轮全方位移动机器人沿某一特定的轨迹运动时,这个系统的动能包括:机器人因X方向和Y方向的速度产生的动能、机器人自身旋转的动能、四个轮子绕其轴转动的动能。所以,Mecanum轮全方位移动机器人整个系统的Lagrange函数为:

其中,m是整个机器人的质量,J是整个机器人绕Z轴的转动惯量,J2是各个轮子绕其中心轴的转动惯量。

整个机器人三个自由度上的速度分别为:

将等式(3-24)~(3-26)代入等式(3-23)得:

机器人在路面行驶的过程中,轮子与地面之间存在摩擦力,所以整个系统存在能量。假设轮子与地面之间的摩擦系数为μ,则整个系统的瑞利耗散函数R为:(www.xing528.com)

将等式(3-27)和(3-28)代入带有耗散函数的Lagrange方程(3-22)可以得到:

等式(3-29)可以变为:

令:

四轮Mecanum轮全方位移动机器人的动力学方程为:

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