直角坐標(biāo)型機(jī)器人因其運(yùn)動(dòng)方式簡(jiǎn)單,易于進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程控制等,而廣泛應(yīng)用于拾取封裝、噴涂、焊接等工業(yè)領(lǐng)域。該類型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式一般為底部大范圍運(yùn)動(dòng)基座結(jié)合末端執(zhí)行操作臂方式。機(jī)械操作臂直接作用于工業(yè)對(duì)象,因此其動(dòng)態(tài)品質(zhì)和運(yùn)動(dòng)特性對(duì)整機(jī)的操作精度具有重要影響。傳統(tǒng)的直角坐標(biāo)型機(jī)器人操作臂大多采用剛性結(jié)構(gòu),整體結(jié)構(gòu)較笨重并且存在不易控制的結(jié)構(gòu)抖振,對(duì)整機(jī)工作效率及定位精度會(huì)產(chǎn)生較大影響。為了提高直角坐標(biāo)型機(jī)器人的整機(jī)性能,需要通過(guò)改進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)達(dá)到輕型化的目的,結(jié)構(gòu)的輕型化也是實(shí)現(xiàn)高速和集成的基礎(chǔ)。柔性操作臂具有輕質(zhì)、載重自重比高、能耗低等優(yōu)點(diǎn),非常適合工業(yè)機(jī)器人集成化、高速化的發(fā)展趨勢(shì)。但是,柔性操作臂由于本身剛度低、撓度大的結(jié)構(gòu)特性,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中極易產(chǎn)生彈性變形和殘余振動(dòng),并且由于柔性操作臂本身結(jié)構(gòu)阻尼較小,振動(dòng)將持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間,這與芯片封裝等工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合的精確化要求相駁。為此,深入研究柔性操作臂的動(dòng)態(tài)特性及振動(dòng)抑制策略,是實(shí)現(xiàn)柔性操作臂在工業(yè)機(jī)器人上有效利用的前提�，F(xiàn)有的高精度高動(dòng)態(tài)響應(yīng)工業(yè)直角坐標(biāo)型機(jī)器人均采用基于交流永磁同步電機(jī)的伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),永磁驅(qū)動(dòng)移動(dòng)柔性操作臂系統(tǒng)是一個(gè)典型的機(jī)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：148 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

全文研究?jī)?nèi)容架構(gòu)

如圖2-1 所示。當(dāng)柔性操作臂應(yīng)用于直角坐標(biāo)型機(jī)器人設(shè)備上時(shí)即構(gòu)成移動(dòng)柔性操作臂，而應(yīng)用于類關(guān)節(jié)機(jī)器人設(shè)備上時(shí)即構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)柔性操作臂。這兩種形式的柔性操作臂只是基座運(yùn)動(dòng)方式不同，其它并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，本文主要針對(duì)移動(dòng)柔性操作臂系統(tǒng)進(jìn)行分析。如圖 1-2，2-1（a）所示，移動(dòng)柔性操作臂系統(tǒng)主要包括：驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)（交流永磁伺服系統(tǒng)）、傳動(dòng)子系統(tǒng)（滾珠絲桿副/移動(dòng)導(dǎo)軌副等）、剛性定位基座、執(zhí)行子系統(tǒng)（柔性操作臂）以及機(jī)械連接件等。在交流永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)滾珠絲桿副/移動(dòng)導(dǎo)軌副傳動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)柔性操作臂的指定運(yùn)動(dòng)，因此移動(dòng)柔性操作臂系統(tǒng)是典型的機(jī)電耦合系統(tǒng)。由于交流永磁伺服系統(tǒng)是柔性操作臂的直接激勵(lì)源并且柔性操作臂本身模態(tài)頻率低，因此驅(qū)動(dòng)端機(jī)電耦合效應(yīng)對(duì)

機(jī)械系統(tǒng)電磁耦合場(chǎng)電氣系統(tǒng)速度、位移頻率、相位1、滾珠絲桿副2、定位基座3、柔性操作臂……1、永磁交流同步電機(jī)2、逆變器……圖 2-3 永磁伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)—移動(dòng)柔性操作臂系統(tǒng)機(jī)電耦合構(gòu)成圖igure 2-3 Electromechanical-coupling structure diagram of the translational flexible manipuladriven by permanent magnet servo system根據(jù)移動(dòng)柔性操作臂系統(tǒng)機(jī)電耦合構(gòu)成框圖，可看出通過(guò)電磁耦合場(chǎng)，實(shí)機(jī)械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)的連接，完成了電壓、電流等電信號(hào)到力、力矩等的轉(zhuǎn)換典型的機(jī)電耦合系統(tǒng)。另一方面，在永磁伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下的移動(dòng)柔性操作臂中，定位基座與柔性操作臂剛性連接。由于交流永磁同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)定位運(yùn)動(dòng)，繼而驅(qū)動(dòng)柔性操作臂運(yùn)動(dòng)到指定位置，電機(jī)的輸出特性將對(duì)柔性操作動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生較大的影響。因此，運(yùn)用機(jī)電系統(tǒng)分析動(dòng)力學(xué)理論，本節(jié)對(duì)交磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)下柔性操作臂系統(tǒng)進(jìn)行全局耦合分析，可建立如圖 2-4 所示磁驅(qū)動(dòng)移動(dòng)柔性操作臂系統(tǒng)全局機(jī)電耦合關(guān)系框圖。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3301652