一種機器人支撐臂的力學(xué)分析與距離選優(yōu)
采用Adams 虛擬樣機仿真技術(shù)對一種機器人的主要構(gòu)件進行建模,分析了模型前后支撐臂的受力情況;分別建立了7 種前后兩臂之間不同距離的模型,通過數(shù)據(jù)對比,優(yōu)選出使電機功率輸出小的兩臂間距離。
關(guān)鍵詞:機器人;支撐臂;Adams 建模;選優(yōu)
隨著工業(yè)的發(fā)展,機器人逐漸在各行各業(yè)中替代人從事各種危險作業(yè),高校和相關(guān)科研機構(gòu)正在積極地研發(fā)各種功能的機器人[1-5]。 程軍[3]、杜志江[4]、劉彥武[5]分別對異構(gòu)雙腿機器人,雙足機器人和機器人承載能力等進行了分析和仿真。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)對機器人的研究已經(jīng)取得了很多成果,并做出了足球機器人、仿生六足機器人等高技術(shù)機器人。
作者研究的機器人是一種多功能實驗型機器人,能夠完成渡過壕溝、翻越矮墻和進行管道清淤、排障等多種作業(yè)。 在原始設(shè)計中遇到的問題是在實際的越障過程中,由于設(shè)計以及其他客觀因素的影響,支撐臂無法將車身成功支撐起來。 因此在改進設(shè)計中,在既不改變支撐臂的長度,也不使用更大功率電機的前提下,在動力學(xué)軟件Adams中建立了機器人的動力學(xué)模型,尋求優(yōu)化機器人前后臂的距離,從而通過改變力臂的長度來減小馬達轉(zhuǎn)矩,使之能夠成功地將機器人舉起,實現(xiàn)越障功能。
1 動力學(xué)數(shù)值計算數(shù)據(jù)流程
多體系統(tǒng)的動力學(xué)分析是根據(jù)牛頓定理,給出自由物體的變分運動方程,再運用拉格朗日乘子定理,導(dǎo)出基于約束的多體系統(tǒng)動力學(xué)方程。 集成約束方程的動力學(xué)軟件Adams 可自動建立系統(tǒng)的動力學(xué)微分-代數(shù)方程,如(1)式。對于動力學(xué)微分-代數(shù)方程,Adams 根據(jù)機械系統(tǒng)特性,選擇不同的積分算法