邵丹璐， 王斌锐， 金英连

（中国计量学院机电工程学院，浙江杭州310018）

基于残余动量的两连杆柔性臂驱动器故障检测

邵丹璐， 王斌锐， 金英连

（中国计量学院机电工程学院，浙江杭州310018）

综合考虑柔性臂质量与末端负载质量，采用Largrange方程和假设模态法，建立两连杆柔性臂动力学方程。基于动量导数，设计了残余动量算子。利用Matlab／Simulink中的弹性铰链搭建了柔性臂仿真平台；对驱动器无故障、单个故障及多个故障进行了仿真，对比分析了刚性臂和柔性臂相应残余动量的变化曲线。结果表明，残余动量适用于柔性臂；驱动器无故障时，残余动量近似为0；有故障时，残余动量变化曲线能反应出故障时间内驱动器力矩应有的大小和趋势，且对直接驱动连杆的残余动量影响最大。

计量学；残余动量；假设模态法；柔性臂；仿真

1 引 言

机器人的驱动器故障会导致机器人与环境碰撞，因此其故障检测是重点问题［1］。已有研究都集中于通过红外测距［2］、激光测距［3］、超声测距［4］和视觉测距［5］等去避免机器人与人近距离接触。在机器人与人协同作业中，对驱动器故障进行实时检测，并进行容错控制是目前研究热点。基于测距或力／力矩传感器的故障检测方法，原理简单、直接，但需要在机器人本体上安装大量传感器，成本高。K.Suita和Y.Yamada等［6］提出通过对比机械臂驱动器的力矩和从动力学模型中计算得出的参考力矩来进行故障检测。对比检测方法需要已知机械臂的精确动力学模型，因此不实用。……