RP型刚柔机械臂螺栓结合部等效建模及结构特性分析
2022-07-21张文辉游张平沈金淼叶晓平
中国工程机械学报 2022年3期
关键词:模型
张文辉,闻 志,游张平,沈金淼,3,叶晓平
(1.南京晓庄学院电子工程学院,江苏南京 211167;2.浙江理工大学机械与自动控制学院,浙江杭州 310000;3.丽水学院工学院,浙江丽水 323000;4.浙江省航空航天金属导管塑性成形技术与装备重点实验室,浙江丽水 323000;5.浙江省文创产品数字化设计与智能制造重点实验室,浙江丽水 323000)
柔性操作臂相比刚性操作臂具有轻质、高速、能耗低等优点,近年来越来越受到产业界和学术界的关注[1-2]。目前,以Rotation-Parallel(RP)型为代表的刚柔机械臂正逐渐应用于医疗器械领域。该机械臂主要由一个旋转刚性臂通过移动基座连接一个末端柔性臂,具有较大的工作空间,能够实现平面内大范围快速移动和精确定位,因此对其进行深入研究具有重要意义[3]。但由于RP 型刚柔操作臂在运动过程中存在着大范围的刚体运动与小位移的弹性振动[4-5],这种弹性振动会通过螺栓结合部影响机器人刚性臂杆的动态特性,并导致末端执行器的定位精度变差和工作效率的降低[6]。螺栓结合部是由多种复杂结合面之间相互耦合组成,从而使得螺栓结合部表现出一种不相容性、非线性等特性[7],作为构件之间固定连接的主要形式之一,表现出的复杂动态特性对整个机械系统的结构特性产生较大的影响[8]。
螺栓联接因其具有可靠性强、拆卸方便等优点被广泛应用于结合部联接[9]。在整个机械系统中60%~80%的结构刚度和大约90%以上的结构阻尼均来自于结合部[10],成为整个机械系统误差的主要来源,但由于其复杂的结构特性,无法采用传统的有限元方法对其直接进行建模和分析。……
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