考虑碰撞的冗余串联机器人冲击运动分析与优化

• 作者: 宋艳艳 朱永杰 李晓宁 畅博彦 路春辉 金国光
• 来源期刊: 农业机械学报
• 学科: 工学
• 关键词: 串联机器人 碰撞 冲击运动 性能指标 优化设计
• 年，卷（期）: 2019,（9）
• 所属期刊栏目: 先进制造技术及基础理论
• 页码范围: 413-420
• 页数: 8页
• 分类号: TH112.1
• 字数: 5532字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2019.09.048

摘要

根据操作环境和使用工况的不同,将碰撞问题划分为无约束碰撞问题和有约束碰撞问题,有约束碰撞问题又包括定点碰撞和动点碰撞.首先,基于Lagrange方程建立串联机器人系统的冲击动力学模型,并结合经典碰撞理论与恢复系数方程,推导了碰撞时系统的外部冲量求解模型.其次,针对无约束碰撞问题,在冲击动力学分析的基础上,建立了机器人发生碰撞时的冲击运动映射关系,提出了冲击运动映射矩阵的概念,并以此为基础构造机器人的冲击运动性能评价指标,用以评价系统在外部冲击作用下保持运动稳定性的能力.最后,分析定点碰撞和动点碰撞的已知条件,提出以碰撞时产生的外部冲量最小为目标,对机器人的碰前位姿进行优化,并以平面三连杆机器人为示例,分别进行无约束碰撞和有约束碰撞的冲击运动分析与优化设计.研究结果表明,机器人在处于或接近奇异位型时抵抗外部冲击的能力会显著降低,其结构参数对系统冲击运动性能有较大影响;通过对机器人的碰前位姿进行优化,可有效减小定点碰撞和动点碰撞时所产生的外部冲量,有利于提升系统运行的稳定性和安全性.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	金国光	天津工业大学机械工程学院	55	542	14.0	22.0
5	畅博彦	天津工业大学机械工程学院	26	125	6.0	10.0
7	李晓宁	天津工业大学机械工程学院	5	16	2.0	4.0
8	路春辉	天津工业大学机械工程学院	3	0	0.0	0.0
9	朱永杰	天津工业大学机械工程学院	3	0	0.0	0.0
10	宋艳艳	天津工业大学机械工程学院	5	3	1.0	1.0