常晏宁,王卓识,王 皓

(1.上海交通大学 上海市复杂薄板数字化制造重点实验室,上海 200240; 2.上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240)



远中心柔顺机构弹性单元刚度建模研究

常晏宁1,王卓识1,王 皓1、2

(1.上海交通大学 上海市复杂薄板数字化制造重点实验室,上海 200240; 2.上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240)

为得到远中心柔顺机构(RCC)中常用的金属梁单元、层叠弹性单元(ESP)的刚度性能，在材料力学四个基本假设下，根据弹性变形原理，对单元末端建立金属梁刚度矩阵，并通过伴随变换进行解耦，得到其对角形式。对端部具铰链梁单元、U副梁单元、球关节梁等不同运动副的单元进行刚度建模，给出铰链处的刚度矩阵，发现转动副处的刚度矩阵无法解耦，而U副和球副可解耦。建立了ESP弹性单元的刚度模型，发现在一端固定条件下，末端自由、添加U副和添加球副均利于形成RCC机构的解耦刚度性能。研究为RCC机构的设计提供了参考。

远中心柔顺机构； 刚度性能； 梁单元； ESP单元； 运动关节； 刚度矩阵； 伴随变换； 解耦

0 引言

RCC广泛用于自动化装配领域，远中心柔顺手腕使机器人具备一定的柔顺能力，可完成间隙为微米级的插销入孔装配作业[1-2]。柔性杆或具有铰链等结构的柔性杆是RCC装置常用的变形结构，用于提供可观的被动顺应性能以保证轴孔插入装配有效进行。在插轴入孔装配操作任务中，柔顺中心位置的设置十分重要，因此需对RCC机构中的弹性单元刚度进行分析[3]。……