谷勇霞　张玉玲　赵杰亮　阎绍泽

1.北京工商大学，北京，100048　　2.清华大学摩擦学国家重点实验室，北京，100084



柔性机械臂动力学建模理论与实验研究进展

谷勇霞1张玉玲1赵杰亮2阎绍泽2

1.北京工商大学，北京，1000482.清华大学摩擦学国家重点实验室，北京，100084

摘要：总结了国内外学者在柔性机械臂建模理论及其相关实验等方面的最新研究进展，系统地阐述了柔性机械臂的变形描述方法、关节动力学建模、柔性机械臂系统的动力学建模方法、臂杆的刚化和软化效应、柔性机械臂实验方法等方面的研究现状，提出了现阶段机械臂动力学理论与实验研究存在的问题与不足，预测了柔性机械臂动力学研究的主要方向和核心技术，详细分析了柔性机械臂最佳模态阶数选取、基于动力学特性的柔性机械臂系统参数优化、关节驱动规律的确定、柔性机械臂在高速运转下刚化与软化效应、柔性机械臂关节精细建模、空间柔性机械臂超低速运行时爬行现象等待解决的关键技术问题。

关键词：柔性机械臂；动力学建模；刚度变化；实验研究

0引言

柔性机械臂因具有质量轻、能耗低、负载比高等优点而受到航空航天领域的广泛关注。但柔性机械臂由于臂杆和关节等具有柔性，故在运动过程中会产生弹性变形和机械振动，使机械臂的分析和控制难度增加，这严重制约了机械臂执行高精度任务的能力[1]。

关节一般包含电机、传动装置及传感器等，主要实现动力的产生与传递、位置感知和机械连接等功能，对机械臂的动力学性能、位置精度及运动平稳性起决定性作用，是整个柔性机械臂的核心[2]。……