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[1]秦利,李倩,闫莉莉,等.重力及其释放下空间机械臂驱动力差异及模型研究[J].电机与控制学报,2017,21(12):66-74.[doi:10.15938/j.emc.2017.12.009]
 QIN Li,LI Qian,YAN Li-li,et al.Driving force difference and model of space manipulatorunder gravity and its release[J].,2017,21(12):66-74.[doi:10.15938/j.emc.2017.12.009]
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重力及其释放下空间机械臂驱动力差异及模型研究(PDF)
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《电机与控制学报》[ISSN:1007-449X/CN:23-1 408/TM]

卷:
21
期数:
2017年12
页码:
66-74
栏目:
出版日期:
2017-12-01

文章信息/Info

Title:
Driving force difference and model of space manipulatorunder gravity and its release
作者:
秦利1 李倩1 闫莉莉1 刘福才1 王文魁2
(1. 燕山大学 电气工程学院,河北 秦皇岛 066004;2. 燕山大学 材料科学与工程学院,河北 秦皇岛 066004)
Author(s):
QIN Li1 LI Qian1 YAN Li-li1 LIU Fu-cai1 WANG Wen-kui2
(1. Key Lab of Industrial Computer Control Engineering of Hebei Province,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China;2. Material Science and Engineering institute,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China)
关键词:
空间机械臂 重力影响 驱动力 摩擦模型 地面试验
Keywords:
space manipulator gravity effects driving torque friction model ground test
分类号:
-
DOI:
10.15938/j.emc.2017.12.009
文献标志码:
A
摘要:
为降低空间机构系统能耗,减小驱动力地面设计裕度,提高空间机构控制精确度,以四自由度仿人机械臂为对象,研究不同重力环境下的驱动力差异及关键影响因素。首先基于 Klein 算子与虚功原理建立了考虑关节摩擦的四自由度仿人机械臂动力学模型。然后通过仿真研究不同重力环境下摩擦、关节角速度、末端负载对驱动力矩的影响,并对影响空间驱动力矩的关键因素进行分析。进而参照仿真研究搭建试验平台,在关节轴线不同取向条件下进行驱动力矩差异研究,试验验证了仿真分析的正确性。最后基于试验结果修正摩擦模型并采用 PSO 算法辨识模型参数,得到适用于不同重力环境下的关节摩擦模型,改进了机械臂的理论建模结果。
Abstract:
In order to minimize energy consumption,reduce design margin of driving torque,and improvecontrol accuracy for spatial mechanism,the 4-DOF humanoid manipulator is taken as the object to studythe driving forces under different gravity environments and the key influencing factors. Firstly the dynamicmodel of 4-DOF humanoid manipulator was established based on Klein operator and principle of virtualwork. Then the influence of friction,joint angular velocity and end-loads on driving torque was studied bysimulation,
and the key factor affecting the spatial driving torque was analyzed. Then the test platformwas built to study the driving torque difference under different orientations of the joint axis. Test resultsverified the correctness of the simulation analysis. Finally,
the friction model was modified based on thetest results and the PSO algorithm was used to identify the model parameters. The model of joint frictionapplicable for different gravity environments is obtained and the theoretical model is improved.

参考文献/References:

-

相似文献/References:

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期: 2017 - 01 - 26
基金项目: 863 计划( 2012AA) ; 国家自然科学基金青年基金( 51605415) ; 河北省自然科学基金( F2015203362,F2016203494)
作者简介: 秦 利( 1984—) ,女,博士,讲师,研究方向为空间机器人控制技术、混联仿人机器人建模与智能控制;
李 倩( 1992—) ,女,硕士研究生,研究方向为空间机械臂控制技术;
闫莉莉( 1992—) ,女,硕士研究生,研究方向为空间机器人控制技术;
刘福才( 1966—) ,男,博士,教授,研究方向为空间机构运动行为分析与控制技术;
王文魁( 1937—) ,男,博士,研究员,研究方向为极端条件凝聚态物理及微重力材料科学。
更新日期/Last Update: 2018-03-19