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一种三自由度支链嵌套并联机器人末端残余振动的主动抑制
  • ISSN号:1004-132X
  • 期刊名称:《中国机械工程》
  • 时间:0
  • 分类:TP241.2[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:河北工业大学,天津300130
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51175144)
中文摘要:

针对三自由度支链嵌套可连续回转并联机器人末端残余振动问题,提出了基于经典正脉冲输入整形和最优S形轨迹曲线相结合的主动控制方法。首先采用拉格朗日法对刚性杆柔性部件组成的支链嵌套并联机器人进行刚柔耦合动力学建模,并通过动态特性分析确定对末端残余振动影响较大的低阶模态。结合实验分析和仿真获得共振频率和阻尼比,并根据线性化二阶欠阻尼系统在脉冲序列作用下的残余衰减振动模型,采用前反馈正脉冲输入整形与最优S形轨迹曲线相结合来改变驱动器的输入信号,从而达到对支链嵌套并联机器人末端残余振动的主动抑制。最后通过实验和数值分析对该方法进行了验证。实验结果表明,应用该方法后此种支链嵌套并联机器人末端残余振动的衰减时间缩短了57.14%,最大振幅降低了22%,有效提高了并联机器人在高速高精度硅片搬运过程中的定位精度和轨迹精度。

英文摘要:

Aiming at the problems of terminal residual vibration suppression of a 3-DOF parallel manipulator with limbs of embedding structures,an active suppression method was proposed based on the classical positive impulse input shaping combined with the optimal S-curve profile.Firstly,using the Lagrange method a rigid-flexible coupling dynamics model was built for the parallel manipulator with limbs of embedding structures,which consisted of the rigid rod and the flexible components,and then through the dynamic characteristic analyses,it was confirmed that the influences on the residual vibration most were the low order modal.After that,resonant frequency and damping ratio were obtained through experimental analyses and simulations,and based on the residual attenuation vibration model of the linear second-order owed damping system that affected by impulse sequence,changing the input signals of the drive through feedforward positive impulse input shape combined with the optimal S-curve profile,so as to achieve active suppression of the terminal residual vibration of the parallel manipulator with limbs of embedding structures.The experimental results show that the chain nested residual vibration attenuation time of the end of the parallel robot is reduced by 57.14%,the maximum amplitude is reduced by 22%,the positioning accuracy and trajectory precision are improved in the process of high speed and high precision wafer handling.

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期刊信息
  • 《中国机械工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:董仕节
  • 地址:湖北工业大学772信箱
  • 邮编:430068
  • 邮箱:paper@cmemo.org.cn
  • 电话:027-87646802
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-132X
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1294/TH
  • 邮发代号:38-10
  • 获奖情况:
  • 1997年获中国科协期刊一等奖,第二届全国优秀科技...,机械行业优秀期刊一等奖,1999年获首届国家期刊奖,2001年获首届湖北十大名刊,中国期刊方阵“双高”期刊,2003第二届国家期刊奖提名奖,百种中国杰出学术期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:50788