三自由度螺栓拆卸机械手的设计及动力学分析.pdfVIP

2011年 1月 机床与液压 Jan．2O1l 第39卷 第 1期 MACHINETOOL HYDRAULICS V0I．39No．1 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．01．005 三 自由度螺栓拆卸机械手的设计及动力学分析 孙恒辉 ，骆敏舟 ，朱德泉 ， (1．中国科学院合肥智能机械研究所，安徽合肥230031；2．安徽农业大学，安徽合肥230036) 摘要：设计一种在核环境下工作的螺栓拆卸机械手，该机械手末端执行器上装载了液压驱动的拆卸螺栓的扳手头，机 械手可驱动扳手头在空间实现三自由度运动。建立、求解其动力学方程，并分析其动力学性能；通过 Laplace变换建立机 械手的传递函数模型，设计相应的补偿重力影响的PD控制系统。建立该螺栓拆卸机械手的联合仿真模型，进行动力学仿 真。仿真结果为机构系统优化设计和样机制造提供参考。 关键词 ：三 自由度机械手；动力学分析；PD控制；无源重力补偿 中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2011)1—016—4 DesignandDynamicAnalysisof3-DoF Bolting／UnboltingM anipulator SUN Henghui．LUOMinzhou ‘．ZHU Dequan (1．InstituteofIntelligentMachines，ChineseAcademyofSciences，HefeiAnhui230031，China； 2．AnhuiAgriculturalUniversity，HefeiAnhui230036，China) Abstract：A3-DOFbolting／unboltingmanipulatorworkingatnuclearenvironmentwasdesigned．A boltwrenchdrivenbyhy- draulicpressureWas fixedontheend-executorofthemna ipulator．TheboltwrenchWas drivenbyhtemnaipulatortoachieve3-DOF movement．Thedynamicequationswereconstructednadsolved，anditsdynamicperformna ceswerenaalyzed．Thetransmissionrune- tionmodelofthemnaipulatorWas builtbyLa placetrna sformation．A PD controlsystem compensatingpassivelyhtegravityinfluence wasdesinged．A combinedsimulationmodelaboutthemnaipulatorfordynamicna alysisWas built．Th eresultsprovidereferenceforme- chanical desing optimizationnadprototypemnaufacture． Keywords：3-DOFmanipulator；Dnyamicnaalysis；PD control；Passivegravitycompensation 一 些特殊工作环境，如核环境、太空环境、深海环 计、减少物理样机的试验次数的目的 。 境，由于人类难以接近这些场合，相应的工作就需要具 1 机械手结构及工作原理 有一定自主能力的装备或工具来完成。因为核辐射对人 三 自由度螺栓拆卸机械手模型如图1所示。该三 体伤害的致命性，发展能在核环境下工作的机器人特别 自由度机械手是由底座、躯干、肩和臂构成，其中躯 是智能机器人则是核工业梦寐以求实现的 目标…。 干、肩、臂分别负责螺栓扳手头的左右、上下、前后 核机器人本体结构是根据操作对象的要求，采用