This paper proposes a novel modelling approach for a heavy-duty manipulator with parallel$-$serial structures connected in series. Each considered parallel$-$serial structure contains a revolute segment with rigid links connected by a passive revolute joint and actuated by a linear hydraulic actuator, thus forming a closed kinematic loop. In addition, prismatic segments, consisting of prismatic joints driven by hydraulic linear actuators, also are considered. Expressions for actuator forces are derived using the Newton$-$Euler (N$-$E) dynamics formulation. The derivation process does not assume massless actuators decoupled from manipulator links, which is common in the Lagrange dynamics formulation. Actuator pressure dynamics are included in the analysis, leading in total to a third-order system of ordinary differential equations (ODEs). The proposed model in the N$-$E framework, with fewer parameters than its predecessors, inspires revision of the virtual decomposition control (VDC) systematic process to formulate a control law based on the new model. The virtual stability of each generic manipulator revolute and prismatic segment is obtained, leading to the Lyapunov stability of the entire robot.


翻译:本文建议对一个重力操纵器采用新的建模方法,在一系列中连接了平行美元-美元结构的重型操纵器中,每个被考虑的平行美元-美元结构结构结构都包含一个具有僵硬连接的回流部分,由线性液压驱动器的被动回流联合和驱动连接连接,形成封闭的动力循环。此外,还考虑了由液压线动力驱动器驱动的振动连接组成的振动部分。动动力量的表达方式使用牛顿-美元(N$-美元)动态配制产生。进化过程不包含从操纵器连接中分离出来的无大规模振动器,这在拉格兰特动力配制中是常见的。动作压力动态也包含在分析中,总共导致普通差式方方程式(ODEs)的三阶系统。N-美元框架中的拟议模型,其参数比先前的要少,促使修改虚拟解容控制(VDC)系统程序,以根据新模型制定控制法。每个通用调控管器的虚拟稳定性是整个调制的。

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