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一種機(jī)器人支撐臂的力學(xué)分析與距離選優(yōu)
采用Adams 虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)對(duì)一種機(jī)器人的主要構(gòu)件進(jìn)行建模，分析了模型前后支撐臂的受力情況；分別建立了7 種前后兩臂之間不同距離的模型，通過數(shù)據(jù)對(duì)比，優(yōu)選出使電機(jī)功率輸出小的兩臂間距離。
關(guān)鍵詞：機(jī)器人；支撐臂；Adams 建模；選優(yōu)
隨著工業(yè)的發(fā)展，機(jī)器人逐漸在各行各業(yè)中替代人從事各種危險(xiǎn)作業(yè)，高校和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)正在積極地研發(fā)各種功能的機(jī)器人[1-5]。 程軍[3]、杜志江[4]、劉彥武[5]分別對(duì)異構(gòu)雙腿機(jī)器人，雙足機(jī)器人和機(jī)器人承載能力等進(jìn)行了分析和仿真。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)對(duì)機(jī)器人的研究已經(jīng)取得了很多成果，并做出了足球機(jī)器人、仿生六足機(jī)器人等高技術(shù)機(jī)器人。
作者研究的機(jī)器人是一種多功能實(shí)驗(yàn)型機(jī)器人，能夠完成渡過壕溝、翻越矮墻和進(jìn)行管道清淤、排障等多種作業(yè)。 在原始設(shè)計(jì)中遇到的問題是在實(shí)際的越障過程中，由于設(shè)計(jì)以及其他客觀因素的影響，支撐臂無法將車身成功支撐起來。 因此在改進(jìn)設(shè)計(jì)中，在既不改變支撐臂的長(zhǎng)度，也不使用更大功率電機(jī)的前提下，在動(dòng)力學(xué)軟件Adams中建立了機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，尋求優(yōu)化機(jī)器人前后臂的距離，從而通過改變力臂的長(zhǎng)度來減小馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，使之能夠成功地將機(jī)器人舉起，實(shí)現(xiàn)越障功能。
1 動(dòng)力學(xué)數(shù)值計(jì)算數(shù)據(jù)流程
多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析是根據(jù)牛頓定理，給出自由物體的變分運(yùn)動(dòng)方程，再運(yùn)用拉格朗日乘子定理，導(dǎo)出基于約束的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程。 集成約束方程的動(dòng)力學(xué)軟件Adams 可自動(dòng)建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分－代數(shù)方程，如(1)式。對(duì)于動(dòng)力學(xué)微分－代數(shù)方程，Adams 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)特性，選擇不同的積分算法