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考虑关节间隙的多维隔振系统振动特性分析

振动工程学报 2024年第3期37卷 448-456页

作者：高翔石峰牛军川董瑞春山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 中铝万成山东建设有限公司山东淄博255000 山东大学机械工程学院山东济南250061

为隔离车载精密仪器承受的多维振动,引入基于并联机构且考虑机构关节间隙的多维被动隔振系统。通过GF集(Generalized Function Set)型综合理论,得到一种具有三平移一转动运动特性的4-PUU(移动副-虎克副-虎克副)并联机构,在主动关节处添... 详细信息

为隔离车载精密仪器承受的多维振动,引入基于并联机构且考虑机构关节间隙的多维被动隔振系统。通过GF集(Generalized Function Set)型综合理论,得到一种具有三平移一转动运动特性的4-PUU(移动副-虎克副-虎克副)并联机构,在主动关节处添加弹簧和黏滞阻尼器,建立考虑关节间隙的多维隔振系统运动学和动力学方程,研究存在关节间隙的多维隔振系统在谐波、随机路面激励下的时域、频域隔振能力。研究结果表明:存在关节间隙的多维隔振系统能够实现多维振动在时域和频域中的有效衰减;随着关节间隙数值逐渐增大,隔振能力沿x轴方向变化最敏感,沿y轴方向变化最不敏感;系统第一阶共振峰对关节间隙变化敏感,向低频区域移动,隔振能力恶化。

关键词：多维隔振系统并联机构关节间隙隔振性能

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关节间隙对并联机床精度的影响规律研究

中国机械工程 2007年第4期18卷 471-475页

作者：王海军王君英清华大学北京100084

由于关节间隙的存在,并联机构末端执行器经常会产生一些运动误差,这些误差的大小与关节间隙的大小、关节位置和机构姿态都有关系。对某四自由度混并联机床进行了运动学分析,在ADAMS软件中建立了该机床并联机构的虚拟样机,采用接触力方... 详细信息

由于关节间隙的存在,并联机构末端执行器经常会产生一些运动误差,这些误差的大小与关节间隙的大小、关节位置和机构姿态都有关系。对某四自由度混并联机床进行了运动学分析,在ADAMS软件中建立了该机床并联机构的虚拟样机,采用接触力方式定义了机构关节间的传动关系,通过运动仿真研究了部分关节间隙对机构运动精度的影响规律,验证了方法的可行性。

关键词：运动学分析关节间隙接触力运动仿真

含关节间隙的Delta机器人弹性动力学与振动特性分析

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农业工程学报 2015年第14期31卷 39-48页

作者：郑坤明张秋菊江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点试验室无锡214122

针对经济实用型并联机器人关节间隙对动平台位置精度与系统振动特性影响的问题,以Delta机器人为研究对象,利用数理统计原理对含关节间隙的Delta机器人支链进行了运动学分析,结合Lankarani-Nikravesh碰撞接触力模型与具有动态修正系数的C... 详细信息

针对经济实用型并联机器人关节间隙对动平台位置精度与系统振动特性影响的问题,以Delta机器人为研究对象,利用数理统计原理对含关节间隙的Delta机器人支链进行了运动学分析,结合Lankarani-Nikravesh碰撞接触力模型与具有动态修正系数的Coulomb摩擦模型对关节间隙广义碰撞力进行了研究。利用空间有限元理论与拉格朗日方程,充分考虑主、从动臂的空间动力特性与运动协调关系,建立了Delta机器人弹性动力学模型,在定义杆件虚长度的基础上,将关节间隙产生的广义碰撞力结合到弹性动力学模型中,建立了含关节间隙的Delta机器人弹性动力学模型。借助FARO激光跟踪仪对间隙弹性动力学模型进行了验证分析,利用脉冲锤击法与Workbench软件仿真对Delta机器人的振动特性进行了研究分析。试验结果表明,考虑关节间隙时动平台中心点的运动轨迹较不考虑关节间隙时更靠近试验运行结果,验证了间隙弹性动力学模型的合理性与正确性,并且,系统前两阶非零固有频率的理论值与试验值的相对误差分别为3.544%和12.026%,两者相当接近。另外,由仿真结果可以发现3组从动臂是Delta机器人整机系统中最薄弱的环节。该研究可为经济实用型并联机器人的位置误差补偿与系统减振优化提供参考。

关键词：机器人运动学模型 Delta机器人关节间隙弹性动力学杆件虚长度广义碰撞力

含关节间隙的3-CPaRR解耦并联机构弹性动力学建模与分析

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振动与冲击 2020年第5期39卷 118-130页

作者：王见董虎王兆东刘俊辰曹毅江南大学机械工程学院江苏无锡214122 机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

为研究关节间隙对柔性化条件下并联机构输出运动特性的影响,以3-CPaRR并联机构为研究对象。首先,根据该并联机构的空间位置关系,研究了该并联机构的运动学规律,表明该并联机构驱动圆柱副可等效分解为驱动移动副和被动转动副;其次,基于... 详细信息

为研究关节间隙对柔性化条件下并联机构输出运动特性的影响,以3-CPaRR并联机构为研究对象。首先,根据该并联机构的空间位置关系,研究了该并联机构的运动学规律,表明该并联机构驱动圆柱副可等效分解为驱动移动副和被动转动副;其次,基于空间位置矢量模型,建立了含间隙转动关节径向和轴向的运动学模型,从而进一步建立各支链转动关节处含间隙的运动学模型;然后,基于Lankarani-Nikravesh接触力模型和Coulomb摩擦力模型建立各支链转动副处存在关节间隙时的法向、切向力学模型,并将各被动关节处由于间隙的存在而产生的力向驱动关节处进行转化,从而建立了含关节间隙的3-CPaRR并联机构弹性动力学模型,最后通过实例分析了不同的关节间隙对该并联机构运动特性的影响。结果表明:含有关节间隙的柔性支链对并联机构的输出运动特性产生了重要的影响,同时该研究也为其他的含关节间隙的多体系统弹性动力学建模提供了理论基础。

关键词：并联机构关节间隙运动学弹性动力学

凿岩台车关节间隙影响定位精度的补偿设计与应用

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煤炭学报 2019年第S01期44卷 378-386页

作者：吴昊骏龚敏赵振振北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

电脑凿岩台车因机械加工原因,定位精度达到10 cm水平后,继续提高将非常困难。为了定量分析某特定位置关节间隙对车体定位和钻孔定位过程的影响,以电脑凿岩台车开发为研究背景建立车体模型,设计试验检测推进梁的运动过程,分析钻孔位姿参... 详细信息

电脑凿岩台车因机械加工原因,定位精度达到10 cm水平后,继续提高将非常困难。为了定量分析某特定位置关节间隙对车体定位和钻孔定位过程的影响,以电脑凿岩台车开发为研究背景建立车体模型,设计试验检测推进梁的运动过程,分析钻孔位姿参数和钻具末端塌落量的函数关系。对原有车体定位方法进行修正,对钻孔定位误差进行补偿,通过现场钻孔定位试验进行验证。结果表明:油缸行程对钻具末端塌落量的影响最为明显,而炮孔姿态角对钻具末端塌落量的影响不规律。通过分析测量的数据可知,钻具末端塌落量和油缸行程为近似线性关系,炮孔姿态角的变化对该关系的影响很小。故基于该函数关系先对原有车体定位方法进行修正,通过将车体定位计算值与全站仪测得到的实际车体位姿进行对比后发现:车体竖向位置误差小于5%,角度误差小于0.2°,证明了修正方法的可靠性;再对钻孔定位误差进行补偿,使钻孔平均定位误差降低11%~16%。该操作对下一步运动学模型修正,最终实现精度控制目标具有关键意义。值得说明的是:单钻臂定位方法存在误差向非定位侧钻臂传递放大的现象,非定位侧钻孔定位误差平均值是定位侧误差的1.78倍。采用关节间隙补偿的方法难以缩小两侧钻孔定位误差水平的差距,还需采用其他手段加以解决。

关键词：电脑凿岩台车关节间隙车体定位误差补偿

含关节间隙的3-CPaRR并联机构的动力学分析及自适应滑模控制

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哈尔滨工程大学学报 2019年第11期40卷 1917-1924页

作者：曹毅王见刘俊辰朱景原江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江南大学机器人技术与系统国家重点实验室江苏无锡214122 江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

为研究构件铰接处间隙对3-CPaRR并联机构的影响,本文采用正态分布统计模型建立了含间隙关节径向、轴向及支链运动模型;基于Flores接触力、Coulomb摩擦力模型和非完整系统的Lagrange方程对3-CPaRR机构开展了含间隙动力学建模;对模型求解... 详细信息

为研究构件铰接处间隙对3-CPaRR并联机构的影响,本文采用正态分布统计模型建立了含间隙关节径向、轴向及支链运动模型;基于Flores接触力、Coulomb摩擦力模型和非完整系统的Lagrange方程对3-CPaRR机构开展了含间隙动力学建模;对模型求解,分析了不同间隙值对3-CPaRR机构的影响,并基于ADAMS软件的虚拟样机仿真结果对比分析了关节间隙运动学模型建立的合理性。针对常规滑模变结构控制的抖振与无法准确抑制时变扰动问题,设计该机构自适应滑模运动控制器,通过Lyapunov函数分析其稳定性,该控制器省去了对不确定项上界的估计,且可对该系统状态进行实时补偿,对比仿真计算结果显示该控制方法收敛速度快且控制精度高,提高了系统的鲁棒性。本文研究为含关节间隙的多体系统提供了研究方法,同时也为该并联机构实时控制系统的研究提供了理论基础。

关键词：并联机构关节间隙运动学动力学 Lagrange方程自适应滑模控制鲁棒性

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机器人关节间隙误差分析

机械工程学报 2003年第4期39卷 11-14页

作者：宋月娥吴林戴明哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001

对关节间隙变量采用二维矢量表示法,分析了机器人关节间隙对机器人末端位置重复精度的影响。假设关节间隙随机性为某种分布,根据概率论建立了机器人末端点概率密度函数,从而得到机器人末端的误差分布函数。利用该方法对RHJD4-16自由度... 详细信息

对关节间隙变量采用二维矢量表示法,分析了机器人关节间隙对机器人末端位置重复精度的影响。假设关节间隙随机性为某种分布,根据概率论建立了机器人末端点概率密度函数,从而得到机器人末端的误差分布函数。利用该方法对RHJD4-16自由度弧焊机器人关节间隙误差进行了分析,研究了关节间隙对空间机器人末端位置重复精度的不确定性影响情况,得到了关节间隙误差与机器人末端位置重复精度的约束关系,为机器人机构设计和机器人精度分析提供了理论依据。

关键词：机器人关节间隙重复精度误差分析末端位姿误差

含关节间隙的3-CP_aRR并联机构的运动学和动力学分析

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振动与冲击 2018年第18期37卷 9-17,29页

作者：朱景原王见丁泽华周辉曹毅江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122 机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080 系统控制与信息处理教育部重点实验室上海200240

为研究关节间隙对并联机构动态特性的影响,以3-CP_aRR并联机构为研究对象。基于该并联机构的运动学约束,研究了该并联机构的运动学规律,表明该并联机构驱动圆柱副可等效分解为驱动移动副和被动转动副;利用正态分布概率统计模型建立了含... 详细信息

为研究关节间隙对并联机构动态特性的影响,以3-CP_aRR并联机构为研究对象。基于该并联机构的运动学约束,研究了该并联机构的运动学规律,表明该并联机构驱动圆柱副可等效分解为驱动移动副和被动转动副;利用正态分布概率统计模型建立了含间隙转动关节径向和轴向的运动学模型,进而建立了含关节间隙的支链运动学模型;根据关节元素间接触运动学模型,基于Flores接触力模型和修正的Coulomb摩擦模型分别建立了转动关节的法向接触力和切向接触力模型,并基于非完整系统的Lagrange方程法建立了含关节间隙并联机构的动力学模型;通过实例计算详细分析了转动关节间隙对并联机构运动学特性和动态响应的影响;此外,通过与标准正态分布模型参数μ对比,分析了定义关节元素初始接触时的间隙量为μ值时的物理意义。该研究可为其他含关节间隙多体系统的研究提供新的研究方法和理论基础。

关键词：并联机构关节间隙运动学动力学

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关节间隙对肢腿机构运动误差的影响

武汉科技大学学报 2024年

作者：陈醒牛志刚邵佳雄赵富强太原理工大学机械与运载工程学院太原科技大学重型机械教育部工程研究中心

为了研究关节间隙对肢腿机构末端运动误差的影响，以肢腿履带足式机器人为研究对象，使用修正型D-H参数法建立肢腿运动学理论模型和间隙模型，分析不同关节位置间隙角在3种姿态下对肢腿末端位置误差的影响；使用蒙特卡洛法求解肢腿机构... 详细信息

为了研究关节间隙对肢腿机构末端运动误差的影响，以肢腿履带足式机器人为研究对象，使用修正型D-H参数法建立肢腿运动学理论模型和间隙模型，分析不同关节位置间隙角在3种姿态下对肢腿末端位置误差的影响；使用蒙特卡洛法求解肢腿机构的工作空间，在Matlab中仿真并绘制肢腿机构的工作空间；将间隙角的变化等效为连杆长度的变化，分析了杆长变化对肢腿机构位置误差的影响。研究结果表明，间隙角在3种姿态下对肢腿末端位置误差影响不同，髋关节处的间隙主要影响末端点X轴方向的位置误差，膝关节处的间隙主要影响末端点Z轴方向的位置误差，双关节间隙时对位置误差的影响为髋关节间隙与膝关节间隙位置误差之和。

关键词：关节间隙肢腿机构运动学分析运动误差 MATLAB仿真