為了探究減速器間隙及關節(jié)摩擦對醫(yī)用機械臂動力學特性的影響,提高醫(yī)用機械臂控制及擺位的精度,課題組以醫(yī)用機械臂為對象,利用拉格朗日方程建立了包含RV減速器中心輪與行星輪之間的時變嚙合剛度、嚙合阻尼、齒側(cè)間隙及關節(jié)鉸接摩擦的動力學模型。仿真分析結果表明:由于時變嚙合剛度、嚙合阻尼、齒側(cè)間隙的出現(xiàn),醫(yī)用機械臂角加速度出現(xiàn)非周期波動,且隨著間隙的增加,波動幅值增大,而關節(jié)摩擦可以降低加速度波動的幅值,但會造成系統(tǒng)能量損失;同時,時變嚙合剛度、嚙合阻尼和齒側(cè)間隙使醫(yī)用機械臂末端在同一時刻到達位置出現(xiàn)偏差,運動出現(xiàn)時間上的延遲,關節(jié)摩擦使末端軌跡的誤差進一步增加。 

【文章來源】：輕工機械. 2020,38(04)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

機械臂與減速器簡化連接圖及RV減速器結構Figure5Simplifiedconnectiondiagramofmanipulator

，θp1，θp2，θp3為RV減速器中心輪及各行星輪的旋轉(zhuǎn)角度;rs，rp1，rp2，rp3為RV減速器的中心輪及各行星輪基圓半徑。假設各齒輪制造精度足夠高，忽略齒面制造誤差，關節(jié)1處中心輪與各行星輪嚙合力Fsn，F(xiàn)pn有:Fsn=kspnf(rsθs+rpnθpn－(rs+rpn)θrcosα)+cspnf(rs?θs+rpn?θpn－(rs+rpn)?θrcosα);Fpn=－Fsn}。(17)圖6RV減速器1級行星減速動力學模型Figure6FirststageplanetarydecelerationdynamicsmodelofRVreducer同理，關節(jié)2處為:F"sn=k"spnf"(r"sθ"s+r"pnθ"pn－(r"s+r"pn)θ"rcosα")+c"spnf"(r"s?θ"s+r"pn?θ"pn－(r"s+r"pn)?θ"rcosα");F"pn=－F"sn}。(18)式中:Fsn為中心輪與第n個行星輪之間中心輪所受嚙合力;Fpn表示第n個行星輪與中心輪之間行星輪所受嚙合力;文中帶有上角標的參數(shù)為關節(jié)2處減速器參數(shù)。間隙函數(shù):f(x)=x－b，x＞b;0，－b＜x＜b;x+b，x＜b{。(19)f"(x)=?x，x＞b或x＜－b;0，－b＜x＜b{。(20)式中:b為間隙值一半;x為2齒輪嚙合時沿嚙合線方向的相對位移;?x為嚙合時相對速度。參照文獻［10］第165頁把1個嚙合周期中的時變嚙合剛度及嚙合阻尼描述成式:kspn(t)=k1，mod((t+φ02π)，T

災行牡淖??吡?JR1，JR2分別為RV輪1，2的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量，且有JR1=JR2。假設2個RV輪相同，相差180°安裝，則可選取一個RV輪進行受力分析，參考文獻［11］67頁對RV輪受力分析如圖8所示，∑Fix，∑Fiy為針輪對RV輪的力在X，Y軸方向分力;Fj1，F(xiàn)j2(j=1～3)為曲柄對RV輪的作用力在X，Y軸方向分力且F11=F21=F31，F(xiàn)12=F22=F32;rg1為RV輪節(jié)圓半徑;Ts為負載扭矩。圖7RV輪受力分析Figure7ForceanalysisofRVwheel由文獻［10］165頁可知，F(xiàn)j1，F(xiàn)j2分別與∑Fix，∑Fiy平衡且不對Orv產(chǎn)生扭矩，所以對圖8系統(tǒng)可列出如下動力學方程:2∑Fixrg1－Ts=(JR1+JR2+Jr+J1+J2+J3)¨θr;∑Fix=3Fj1{。(25)同理關節(jié)2處:2∑F"ixr"g1－T"s=(J"R1+J"R2+J"r+J"1+J"2+J"3)¨θ"r;∑F"ix=3F"j1{。(26)圖8輸出盤、曲柄軸及行星輪公轉(zhuǎn)當量等效系統(tǒng)Figure8Rotationequivalentsequivalentsystemofoutputdisk，crankshaftandplanetarywheel參照文獻［11］68頁對曲柄自轉(zhuǎn)過程的受力分析如圖9所示，則可對曲柄列出如下動力學方程:Fp1rp1－2Fj1e=(Jb1+Jh)¨θh。(27)式中Jh為曲柄自轉(zhuǎn)時對中心的轉(zhuǎn)動慣量。圖9曲柄受力分析Figure9Forceanalysisofcrank綜合表達式(17)，式(25)和式(27)得出RV減速器的2自

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3349497