機械人運動學與動力學

2021-09-02 23:15:09 字數 1190 閱讀 5627

運動學,從幾何的角度(指不涉及物體本身的物理性質和加在物體上的力) 描述和研究物體位置隨時間的變化規律的力學分支。以研究質點和剛體這兩個簡化模型的運動為基礎,並進一步研究變形體(彈性體、流體等) 的運動。研究後者的運動,須把變形體中微團的剛性位移和應變分開。點的運動學研究點的運動方程、軌跡、位移、速度、加速度等運動特徵,這些都隨所選參考係的不同而異;而剛體運動學還要研究剛體本身的轉動過程、角速度、角加速度等更複雜些的運動特徵。

動力學是理論力學的乙個分支學科,它主要研究作用於物體的力與物體運動的關係。動力學的研究物件是運動速度遠小於光速的巨集觀物體。動力學是物理學和天文學的基礎,也是許多任務程學科的基礎。許多數學上的進展也常與解決動力學問題有關,所以數學家對動力學有著濃厚的興趣。 區別: 動力學,即既涉及運動又涉及受力情況的,或者說跟物體質量有關係的問題。常與牛頓第二定律或動能定理、動量定理等式子中含有m的學問。含有m說明要研究物體之間的的相互作用(就是力)。

機械人動力學:動力學研究內容:

正問題:已知作用在機械人機構上的力和力矩,求機械人機構各關節的位移、速度、加速度即  f=ma

逆問題:已知機械人機構各關節的位移、速度和加速度,求作用在各關節上的驅動裡或驅動力矩,即am=f

基礎知識

1) 平動中的牛頓第二定律 f = ma,合外力 = 質量 × 線加速度

轉動中,就成了 m = i β;合外力矩 = 轉動慣量 × 角加速度   

物體如何旋轉跟力矩有關,力矩與力f和距離l有如下公式:m=f∗l

2)、平動中,牛頓第二定律的動量表述是:合外力 = 線動量的變化率;

線動量 = 質量 × 速度

轉動中,牛頓第二定律的角動量表述:合外力矩 = 角動量的變化率

角動量 = 轉動慣量 × 角速度

3)、平動中的動能 ek = ½ mv² = ½ 質量 × 線速率的平方,

轉動中的動能 ek = ½ mv² = ½ 轉動慣量 × 角速率的平方

1  建模的目的

建模的目的是希望得到模型的受力分析,我們給它乙個力,它會出現什麼狀態

f=ma

這個公式其實就可以代表乙個模型,假設有乙個理想的小車,你告訴的它的質量m,根據這個公式我就知道我給乙個力f,會產生乙個a,有了這個a根據下面的公式你就可以知道小車的速度和位移,我的天!只要我們知道了小車的質量我們幾乎知道了小車的一切。

v=v'+at           s=v't+1/2at*at

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