柔性机器人操作臂系统参数激励耦合振动特性研究

摘要

本文以直线定位平台驱动的柔性机器人操作臂系统为例,考虑系统耦合作用造成的运动波动的影响,将驱动基础的运动位移表征为平均位移与扰动位移的组合,基于Hamilton原理建立了系统的耦合动力学模型,根据Duhamel积分求解得到参数激励下柔性操作臂的耦合振动特性.利用ADAMS动态仿真软件,建立了系统的样机模型,对直线定位平台匀速和加速运动时柔性操作臂的振动特性进行实验研究.结果表明:运动波动对柔性操作臂的振动特性具有明显的影响,随着波动幅值和波动频率的增大,柔性操作臂的振动幅值变大,且波动频率对振动响应的影响更显著;对于匀速运动,在运动的起始阶段随着平均速度的增大,振动幅值有所增大,随着响应时间的增加,速度的影响逐渐减小;对于加速运动,随着加速度的增大,振动幅值逐渐减小,较大的加速度对波动的影响起到一定的抑制作用;理论分析与实验结果较为吻合,验证了所建耦合动力学模型的正确性.本文结合具体的驱动装置研究柔性操作臂系统的参数振动特性,研究结果对系统的驱动特性优化以及振动控制策略设计,实现柔性操作臂的精确定位具有重要的理论意义和工程实用价值.