题目：基于绝对节点坐标方法的机械臂建模与仿真

                                               摘要

      随着材料科学与机械领域的进步，越来越多的大变形、质轻、高效率的机械应用于工程领域，如大变形的空间机械臂、卫星太阳能帆板、飞行器空中加油管道、柔性直升机旋翼和涡轮发动机叶片等。在这些机构工作时即存在刚性运动又存在结构的弹性变形，它们之间的运动相互耦合构成了柔性多体系统最基本的特征。如何对大变形多体系统建立精确的动力学模型，以便更好地研究它们的动力学特性，并为控制这些机构的运动提供理论依据是今后多体系统动力学发展的方向。1996年由Shabana提出的绝对节点坐标法为大变形多体系统的研究开辟了一条新的道路。

     本文以即能大范围转动又具有大变形特征的抽象机械臂系统为对象，研究了基于绝对节点坐标法的机械臂动力学建模，分析了模型的动力学特性，实现了模拟机械臂系统运动的通用程序开发。

     首先本文开头就绝对节点坐标法所涉及到的理论知识做了详细介绍；紧接着本文考虑了梁的剪切变形，选用绝对节点坐标法中二维剪切变形梁单元，建立了考虑剪切效应的平面机械臂动力学模型，并在建模时考虑到了机械臂具有不规则梁截面形状和端点集中质量的情况；然后通过程序仿真研究了机械臂的振动特性、剪切效应以及端点集中质量对机械臂动力学特性的影响；最后，通过添加约束完成了考虑结构阻尼的多连杆机械臂系统的理论建模，利用本文建立的通用程序仿真了多连杆机械臂系统。