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关于含间隙关节空间机械臂运动特性仿真研究
Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术 第15卷第5期(2019年2月) 对运动精度有较大的影响。综上,运动的不稳定性随间隙值的 100/25 200.,75 增加而増大,且间隙增大,波动越频繁,当间隙值为1mm时,速 300..150 度波动值最大,机械臂末端抖动最明显;当间隙值逐渐增大吋, 精细臂杆末端的速度逐渐减小,直接影响了运动的准确性。 图28-10时速度对比图 图5间隙值为0.05mm时不同驱动下的速度对比图 通过加速庋和接触力的对比图可知,间隙对加速度和接触 力的影响很人,随时间的变化,两个值都表现为愈加不稳定。 300150 随着间隙值的増大,加速度和接触力平均值逐渐变小。间隙值 在0.1-0.15mm区间对空间机械臂运动的影响最小。 可以推测,当间隙值足够大吋,加速度和接触力相对来说 于零上下波动,则可认为运动精度受到了十分大的影响。且间 隙值为0.05mm时波动最明显,这吋要考虑长吋间在波动十分 "c001 大的接触力影响下,空间机械臂是否能承受波动如此大的 冲击。 图6间隙值为0.lmm不同驱动下的速度对比图 159Q 500000 200..75 3a.150 13000 150000 -500 时 图30~10s时加速度对比图 4000 15000 200D 图7间隙值为0.15mm不同驱动下的速度对比图 以图5为例,容易看出在间隙值为0.05mm的条件下,随着 电机驱动相应地増加,精细臂杆末端的速度幅值明显増人,速 100 度曲线的变化周期逐渐减小,并且波动幅值也有所增加,此结 果体现为电机转速增高会引起含间隙关节空间机硪臂的运动 精度的降低。 30000 通过绘制其他不同对比图而知,在间隙值不变的条件下 电机驱动越大,速度波动得越快,且嗝值越大,机械臂相对來说 图40-10s时接触力对比图 运动越不稳定。电机转速增人后,精细臂杆的速度随着增人, 2.2电机驱动对空间机械臂输出运动特性的影响分析 同时出现更强的抖动,意味着轴与孔之间的碰撞就更加激烈。 在间隙值不改变的情况下,对比不同驱动条件下速度、加由加速度对比图可看出,在间隙值不变的条件下,电机驱动越 速度和接触力随时间的变化。如图5~7为间隙值为o.05m、大,精细臂杆加速度的抖动幅值越大,并且抖动幅值增加非常 0.1mm、0.15mm时的速度对比图。 明显,轴与孔之间的碰擅就更加激烈。由接触力对比图可看 出,在间隙值不变的情况下,电机驱动越大,轴与孔之间的碰撞 力就越大,且和加速度类似,接触力的抖动幅值逐渐增大,增加 得也十分明显。由于篇幅所限,加速度对比图以及接触力对比 图各举一例,如图8、图9所示。 2281计算机工程应用技术 本烂目责任编堽:梁书 第15卷第5期(2019年2月) Computer Knowledge and Technology电脑知识与枝术 的稳定性大幅度降低ε运动的不稳定性随间隙值的増加而增 0.132 大,且间隙增大,波动越频繁,当间隙值为1mm时,速度波动幅 值最大,机被臂末端抖动最明显;当间隙值逐渐增大吋,精细臂 d ODETTe? 杆末端的速度逐渐减小,直接影响了运动的准确性。随着间隙 值的増大,加速度和接触力平均值逐渐变小。同样,间隙存在 Y DDE+ 的情况下,不同的驱动值也会对机械臂运动精度产生影响,驱 动值越大,速度、加速度、接触力表现为愈加不平稳,运动精度 80DE+007 愈差 参考文献: 图8间隙值为005mm不同驱动下的加速度对比图 []于登云,孙京,马兴瑞空间机械臂技术及发展建议门J航天 器工程,2007(4):1-8 [2]王铁军.基于 ADAMS的串联机器人运动可靠性仿真D]东 20nc0 00.75 北大学,2006 3]李小燕考虑运动副间隙的平面四杆机构动力学建模与仿 sacco 真D西安电子科技大学,2008 4」阎绍泽,申永胜,陈洪彬.考虑杆件柔性和铰间隙的可展结 构动力学数值模拟[清华大学学报(自然科学版,2003(2 -100CCO 「5Ⅰ谷勇霞,冯彬,江崔颖.考虑关节冋隙的空间机娀臂臂杆振 动特性研究门机床与液压,2018 图9间隙值为005m不同驱动下的接方如m161常水辉考虑重力效应与间隙的空间机械臀动态特性研究 比图 D燕山大学,2016 3结论 ]朱巨才.含间隙机构的动力学建模与求解方法斫究[D]湘 本文通过 ADAMS仿真软件建立含间隙关节空间机械臂几 潭大学,2004 何模型及物理模型并进行运动仿真,得出以下结论: [8] Li J HH Y Y. Modeling and Simulation of Joint Clearance 空间机械臂关节间隙的存在会对机械臂产牛影响并且不 Elects on Space Manipulator[J]. IEEE Irlernalional Confer- 同间隙值会对空间机械臂产生不同程度的影响。根据合理的 ence on Mechatronics and Automation. 2015 接触碰撞力模型,研究了相同电机驱动值但四组不同间隙的情91黄洪州,考虑关节间隙效应的空间机被臂动力学特性研究 况下,以及相同间隙但三组不同驱动值的情况下,实际输出与 D中国地质大学北京),2016 理想输出的偏差,并加以分析。仿真结果表明:空间机械臂关[10张游考虑运动副间隙的曲柄滑块机构动力学建模与分析 节间隙的对其运动特性的影响是不容忽视的,对机构进行运动 D)哈尔滨工业大学,2013. 学特性分析时,考虑间隙作用是十分必要的。在6~10k时,速度 通稞编辑:梁书】 太烂目责伫编辑:梁书 计算机工程应用技术1229

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