板材安装机器人抑振阻尼系统研究.pdf

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1、l泣匐似板材安装机器人抑振阻尼系统研究Researchonvibrationdampingsystemforsuppressingofplatemountingrobot刘智光’，杨冬’，张靓’，安占法，李铁军’LIUZhi．guang，YANGDong’，ZHANGLiang’，ANZhan．fla，LITie-jun’(1．河北工业大学机械学院，天津300130；2．河北建工集团，石家庄050051)摘要：介绍板材安装机器人与板材干挂工艺，针对机器人提升门架结构的低频振动问题进行振动模态分析，并

2、对幕墙安装精度影响最大的门架左右方向振动进行抑制。通过对实际工况的分析计算和测量，创建扶墙系统模型，设计阻尼抑振扶墙机构，并对其抑振效果进行仿真和试验分析，该机器人末端执行机构振动曲线显示，增加抑振结构可达到很好的减振目的。关键词：模态分析；扶墙系统；阻尼抑振；仿真分析中图分类号：TP278文献标识码：A文章编号：1009—0134(2014)09(上)一0052-06Doi：10．3969／J．Issn．1009-0134．2014．09(I-)．140引言为广泛的应用。在分析建筑板材安装机器人结

3、构特点和工作板材安装机器人⋯(图1)主要针对室内大尺寸、大质量板材(尺寸·：600mmX600mm×方式的基础上，应用阻尼耗能减振(简称“阻尼25mm~1000mm×1200mmx30mm，重量：抑振”)原理设计抑振装置，以降低安装机械手工作过程中的振动幅值及稳定时间，提高机器人50kg~150kg)干挂安装工艺而开发，该系统可以系统安装精度和工作效率。满足大型场馆、楼堂殿宇、火车站与机场等高度5m以下装饰用大理石壁板、玻璃幕墙、天花板等1板材安装机器人及干挂工艺安装作业需求。在工作过程中，由于受自

4、身系统板材安装机器入主要由安装机械手、提升门整体刚度和结构特性的限制，以及运动惯性载荷架结构和移动本体组成，其中，提升门架结构和或风载等作用，提升门架结构会发生低频振动，移动本体为一台电动叉车(主要参数见表1)，导致末端执行机构、作业平台等随之振动，严重其提升门架结构(图2)由外门架、内门架、滑架影响设备的定位精度和工作能力。如：当作业平台及货叉组成；安装机械手(图3)为6自由度串并升高至1O米后，由于操作者的活动或风载的作用其联混合结{勾l，搭载于移动本体提升门架结构的货最大振动幅值可达10cm-

5、15cm，系统整体刚度变叉上，具有较大的工作高度和移动范围(图1)。小，发生振动后需要较长时间才能达到稳定。对于板材安装机器人末端执行机构等存在低频振动的问题，国内外许多研究人员对其振动特点、振动抑制(简称“抑振”)方法进行了研究。抑振方法多种多样，一般分为主动控制和被动控制两种叫】。其中，被动控制方法主要包括隔震、阻尼耗能减振和吸振，而阻尼耗能减振系统因具有无任何外部能量输入被控系统，结构简1．安装机械手；2．提升门架结构；3．移动本体单，成本低，便于维护等特点，在实际中得到较图1板材安装机器人示

6、意图敢稿日嗣：2014-05一l1基金项目：国家科技支撑计划项目(2013BAF07B00)作者简介：刘智光(1986一)，男，河北人，在读博士，研究方向为机器人技术，智能化建筑施工装备，工业自动化等。[521第36卷第9期2014—09(上)务1訇似表2前6阶固有频率模态阶数第1阶第2阶第3阶第4阶第5阶第6阶固有频率1／H．693．o25．559．5716．9033．71z根据提升门架结构模态分析结果可知：图9系统振动模型1)第1阶振型，主要体现为门架左右方向的产生1Hz-2Hz低频振动，一般经

7、过5、6个振动周振动，是影响安装机器人安装精度的主要因素。期回到平衡状态。应用激光测距传感器测量安装2)第2阶振型，主要体现为门架前后方向的机器人末端执行机构的振动幅值及衰减过程，以振动，由于该方向系统刚度较大且存在偏心，在一确定系统参数，实测末端执行机构振动的时间曲定程度上可消除该方向的间隙和不稳定性，因线如图l0所示。此振动幅值较小。3)第3阶振型，主要体现为门架的扭转振f7动，扭转轴心为门架竖直方向中心，暂不考虑。4)第4阶振型，主要体现为门架升降平台的＼／、＼上下振动，且围绕门架与升降平台连

8、接处旋转。由＼／＼／上述可知，幕墙安装机器人在工作过程中主要在水IV平方向的激振力矩，竖直方向激振力矩较小。＼、5)第5至第6阶振型，振幅最大值主要发生在门架中部，对安装精度影响较小。通过上述对门架提升机构前6阶振型模态的分图10安装机器人末端执行机构振动曲线析可知：门架的前3阶固有频率范围为1．69Hz-5．55在连续的n次衰减振动中，振幅分别为A。，A，Hz，第4阶固有频率已经达到9．57Hz，第6阶固有⋯，，根据公式有如下关系：频率达了33．71Hz。幕墙安装机