可移動(dòng)式機(jī)器人已成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的重要分支,為實(shí)現(xiàn)其在狹小特殊環(huán)境中的運(yùn)動(dòng),學(xué)者們提出并研究了振動(dòng)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)系統(tǒng).本文基于二維LuGre摩擦模型和拉格朗日方程,給出了一類振動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在各向同性摩擦環(huán)境中的動(dòng)力學(xué)建模方法和數(shù)值算法.這類振動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且密封性好,依靠箱體與地面間的摩擦力實(shí)現(xiàn)自身的定向運(yùn)動(dòng).該系統(tǒng)由一個(gè)外部箱體和兩個(gè)內(nèi)部質(zhì)量塊構(gòu)成,兩個(gè)質(zhì)量塊在箱體內(nèi)的兩個(gè)平行軌道上作三相振動(dòng)驅(qū)動(dòng),箱體通過(guò)三個(gè)剛性支撐足與地面保持接觸.二維LuGre摩擦模型的利用,可有效避免庫(kù)倫摩擦模型的不連續(xù)性給動(dòng)力學(xué)方程的數(shù)值求解帶來(lái)的困難,且可有效揭示該系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的黏滯-滑移切換現(xiàn)象.數(shù)值仿真結(jié)果表明,通過(guò)調(diào)整其內(nèi)部質(zhì)量塊的驅(qū)動(dòng)參數(shù),可實(shí)現(xiàn)箱體的直線平移、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面一般運(yùn)動(dòng),且箱體在移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)擦滑、穿滑、回滑和不黏等4種現(xiàn)象;另外,通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)參數(shù),不僅可以改變箱體移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢,還可以改變箱體形心運(yùn)動(dòng)軌跡的曲率半徑.

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本文編號(hào)：3996203