基于關節(jié)摩擦的機械手臂動力學分析及精度設計.pdf

1、摩擦是大多數(shù)機械系統(tǒng)中不可避免的一種現(xiàn)象,由于摩擦會帶來穩(wěn)態(tài)誤差,影響系統(tǒng)的動態(tài)特性以及系統(tǒng)精度的提高,摩擦問題已經(jīng)成為當前研究的熱點。在機械手臂系統(tǒng)中,關節(jié)摩擦嚴重影響了機械手臂系統(tǒng)性能的提高,使得手臂在運動過程中產(chǎn)生誤差。低速時摩擦的非線性環(huán)節(jié)對機械手臂系統(tǒng)的影響尤為突出,因此必須采取合理的措施消除關節(jié)摩擦帶來的影響。
　　本文將減小關節(jié)摩擦對機械系統(tǒng)的影響作為主要目的,首先對摩擦模型進行了討論,并選定LuGre摩擦模型為研究

2、重點;接著對磨削機械手臂的運動學,工作空間以及動力學進行了研究;分析了關節(jié)摩擦在機械系統(tǒng)中的影響,并采用自適應控制對關節(jié)摩擦進行補償。并將該理論應用于機械手臂系統(tǒng)中,針對磨削機械手臂運動過程中的關節(jié)摩擦現(xiàn)象進行了自適應補償研究,建立了機械手臂摩擦控制原型系統(tǒng)。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合摩擦學領域的最新成果,對幾種重要的摩擦模型進行研究。對比分析不同摩擦模型的優(yōu)點和缺點,選取LuGre摩擦模型作為文章的研究

3、對象,并實現(xiàn)了LuGre摩擦模型在預滑階段和滑動階段的仿真。
　　(2)推導了六自由度磨削機械手臂的運動學模型,并對其工作空間進行了求解;采用拉格朗日方法建立了磨削機械手臂的動力學模型,并重點分析了關節(jié)摩擦對磨削機械手臂的影響情況。
　　(3)從理論上證明了LuGre摩擦的自適應摩擦補償方法能夠消除關節(jié)摩擦對機械手臂系統(tǒng)的影響,通過仿真實驗對比分析了采用PID控制、采用自適應庫侖摩擦補償和采用自適應 LuGre摩擦補償?shù)确椒?/p>