高速重载码垛机器人刚柔耦合模型建立及动态特性分析方法.pdf

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1、第34卷第1期够(倾*蕾各Vo1．34No．12016年1月MACHINERY&ELECTRONICSJan．2016高速重载码垛机器人刚柔耦合模型建立及动态特性分析方法张世杰，梁乐，马清伍，刘延杰(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对高速码垛机器人高速、高加速度、大负载的工作特性，提出一种考虑关节柔性的高速重栽码垛机器人结构建模及动态特性分析方法。首先，建立刚柔耦合动力学模型，对高速重载码垛机器人的关节柔性进行描述；其次，基于建立的刚柔耦合动力学模型，对机器人的重要动态特性——

2、振动模态进行分析；最后，设计力锤瞬态激励实验，对2种方法的有效性进行验证。实验结果表明，该结构建模方法有效地分析了高速重载码垛机器人关节柔性的影响，动态特性分析方法有效地分析了机器人的振动模态。关键词：高速重载；关节柔性；模态分析；动态特性中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1001—2257(2016)01—0067一O5AMethodforRigid——flexibleCouplingModelingandDynamicCharacteristicAnalysisofHigh——speedandHeavy——l

3、oadPalletizingRobotsZHANGShijie，LIANGLe，MAQingwu，LIUYanjie(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Consideringthehighspeed，highacceleration，heavy—loadpalletizingrobot’Sworkingchar—acteristics，astructuralmodeling

4、anddynamiccharacteristicsofhighspeedandheavy—loadpalletizingro—hotanalysismethodthatconsidersjointflexibilityisproposed．Firstofall，therigid—flexiblecouplingdy—namicsmodelisestablishedtodescribethehigh—speedheavy—loadpalletizingrobot’Sjointsflexibility；secondly，ther

5、obot’Simportantdynamiccharacteristic——vibrationmodalanalysisismade，onthebasisoftherigid—flexiblecouplingmodel；finally，designhammertransientexcitationforceisimposedonaex—perimenttoverifytheeffectivenessofthetwomethods．Theresultsshowthatthestructuralmodelingmethodcan

6、effectivelyanalyzetheimpactofhighspeedheavy—loadpalletizingrobotSflexiblejointsandthedynamiccharacteristicsanalysismethodiseffectiveisanalyzingthevibrationmodelsoftherobot．Keywords：high—speedandheavy—load；jointflexibility；modalanalysis；dynamiccharacteristic载的工作特性，仅

7、仅在运动学层面上完成结构分析0引言还不够，有必要对机器人本体进行面向动态特性的随着高速重载码垛机器人在汽车、冶金和物流动力学分析。Murphy在考虑包括回差在内的非线等行业的广泛应用，自动化生产线对机器人的搬运性环节的基础上，利用牛顿欧拉法，建立了完整的速度、负载能力、加速度和定位精度提出了更高的机器人柔性动力学模型L1]。Bridges和Dawson在要求。针对高速码垛机器人高速、高加速度和大负此基础上把传动摩擦等非线性柔性也考虑在内，使收稿日期t2015一O9一O9基金项目：国家“八六三”计划项目(2013AA04090

8、1)；黑龙江省创新专项(YC13D004)作者筒介：张世杰(1992一)，男，河南驻马店人，硕士研究生，研究方向为工业机器人结构优化及控制系统设计；刘延杰(1975一)，男，黑龙江哈尔滨人，教授，研究方向为机器人技术。·67·够l板县蕾暑得柔性关节模型更趋于完善l_z]。对于典型的谐波传f