| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 注释表 | 第12-15页 |
| 1 绪论 | 第15-35页 |
| 1.1 研究背景与意义 | 第15页 |
| 1.2 空间机械臂研究进展 | 第15-20页 |
| 1.3 含碰撞柔性多体系统动力学研究综述 | 第20-23页 |
| 1.3.1 柔性多体系统动力学研究进展 | 第20-21页 |
| 1.3.2 多体系统坐标系和运动学描述 | 第21页 |
| 1.3.3 柔性多体系统碰撞动力学建模方法 | 第21-23页 |
| 1.4 接触模型研究进展 | 第23-26页 |
| 1.4.1 法向接触模型研究进展 | 第23-24页 |
| 1.4.2 切向摩擦模型研究进展 | 第24-26页 |
| 1.5 多体系统含摩擦碰撞动力学问题研究 | 第26-33页 |
| 1.5.1 多体系统含摩擦碰撞现象研究 | 第26-27页 |
| 1.5.2 含摩擦碰撞的非光滑数值方法 | 第27-29页 |
| 1.5.3 含摩擦碰撞粘滞/滑移切换问题 | 第29-31页 |
| 1.5.4 含摩擦碰撞的互补问题 | 第31-33页 |
| 1.6 本文的研究内容 | 第33-35页 |
| 2 柔性机械臂高次刚柔耦合动力学 | 第35-60页 |
| 2.1 引言 | 第35-36页 |
| 2.2 柔性多体系统动力学 | 第36-48页 |
| 2.2.1 柔性杆和柔性铰模型 | 第36-37页 |
| 2.2.2 坐标系的建立和变形变换矩阵 | 第37-39页 |
| 2.2.3 柔性杆运动和变形描述 | 第39-40页 |
| 2.2.4 系统动能 | 第40-42页 |
| 2.2.5 系统势能 | 第42-44页 |
| 2.2.6 大范围运动系统动力学方程 | 第44-48页 |
| 2.3 数值仿真 | 第48-59页 |
| 2.3.1 柔性梁零次模型和高次刚柔耦合模型的结果对比 | 第48-52页 |
| 2.3.2 Canadarm2简化模型重力场中自由落体仿真 | 第52-55页 |
| 2.3.3 Canadarm2简化模型微重力场中运动仿真 | 第55-57页 |
| 2.3.4 铰的柔性效应对结果影响 | 第57-59页 |
| 2.4 本章小结 | 第59-60页 |
| 3 柔性机械臂无摩擦碰撞动力学 | 第60-80页 |
| 3.1 引言 | 第60-61页 |
| 3.2 碰撞动力学建模 | 第61-66页 |
| 3.2.1 法向接触模型 | 第61-62页 |
| 3.2.2 连续接触力法 | 第62-65页 |
| 3.2.3 碰撞动力学方程 | 第65-66页 |
| 3.3 算法实现 | 第66-68页 |
| 3.4 数值仿真 | 第68-79页 |
| 3.4.1 单杆机械臂与平面碰撞 | 第68-70页 |
| 3.4.2 空间柔性机械臂与平面碰撞 | 第70-73页 |
| 3.4.3 柔性铰与刚性铰模型的结果对比 | 第73-74页 |
| 3.4.4 零次与高次刚柔耦合模型的碰撞结果对比 | 第74-75页 |
| 3.4.5 不同接触模型的结果对比 | 第75-77页 |
| 3.4.6 不同法向恢复系数对结果的影响 | 第77-79页 |
| 3.5 本章小结 | 第79-80页 |
| 4 柔性机械臂三维含摩擦碰撞光滑化法 | 第80-104页 |
| 4.1 引言 | 第80-82页 |
| 4.2 动力学方程 | 第82-83页 |
| 4.3 接触模型 | 第83-89页 |
| 4.3.1 法向接触 | 第84-85页 |
| 4.3.2 切向摩擦 | 第85-89页 |
| 4.4 状态切换准则及算法实现 | 第89-90页 |
| 4.5 数值仿真 | 第90-103页 |
| 4.5.1 刚性双摆与固定面含摩擦碰撞仿真 | 第90-92页 |
| 4.5.2 柔性双摆与固定面含摩擦碰撞 | 第92-95页 |
| 4.5.3 柔性机械臂Canadarm2简化模型与斜面含摩擦碰撞 | 第95-103页 |
| 4.6 本章小结 | 第103-104页 |
| 5 柔性机械臂含摩擦碰撞附加约束法 | 第104-127页 |
| 5.1 引言 | 第104-105页 |
| 5.2 接触描述 | 第105-108页 |
| 5.3 系统全局动力学 | 第108-115页 |
| 5.3.1 非碰撞阶段方程 | 第108-109页 |
| 5.3.2 含摩擦碰撞初始速度跳跃条件的求解 | 第109-111页 |
| 5.3.3 系统切向粘滞动力学方程 | 第111-113页 |
| 5.3.4 系统切向滑动动力学方程 | 第113-114页 |
| 5.3.5 粘滞/滑动状态切换准则 | 第114-115页 |
| 5.4 含摩擦碰撞算法流程 | 第115-116页 |
| 5.5 动力学仿真算例 | 第116-126页 |
| 5.5.1 柔性机械臂与斜面含摩擦碰撞 | 第117-123页 |
| 5.5.2 违约修正Baumgarte参数对结果影响 | 第123-126页 |
| 5.6 本章小结 | 第126-127页 |
| 6 柔性机械臂含摩擦多点碰撞动力学 | 第127-148页 |
| 6.1 引言 | 第127-129页 |
| 6.2 柔性机械臂多点接触模型 | 第129-131页 |
| 6.3 动力学方程 | 第131-141页 |
| 6.3.1 系统非碰撞阶段方程 | 第131页 |
| 6.3.2 碰撞初始条件求解 | 第131-134页 |
| 6.3.3 连续接触粘滞/滑移动力学方程 | 第134-139页 |
| 6.3.4 接触约束Jacobi矩阵求解 | 第139-141页 |
| 6.4 算法实现 | 第141-142页 |
| 6.5 仿真算例 | 第142-147页 |
| 6.5.1 情况1障碍物位于a=1.1m,b=1.2m含摩擦碰撞 | 第143-145页 |
| 6.5.2 情况2障碍物位于a=0.6m,b=0.8m含摩擦碰撞 | 第145-147页 |
| 6.6 本章小结 | 第147-148页 |
| 7 总结与展望 | 第148-151页 |
| 参考文献 | 第151-165页 |
| 致谢 | 第165-166页 |
| 附录 | 第166页 |
