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使用多时间尺度建模方法对弹塑性多连杆机器人系统进行摩擦冲击分析。 (英语) Zbl 1430.70033号

摘要:考虑切向接触柔度、材料非线性和接触非线性,提出了一种有效的多时间尺度计算方法(MCA),用于分析弹塑性多连杆机器人系统摩擦冲击产生的接触力和瞬态波传播。在MCA的公式中,推导了一个刚性多体动力学方程,用于计算无单边接触约束(大时间尺度)的大整体运动和非线性有限元动力学方程,包括罚函数算法,计算接触力和应力波传播(小时间尺度)。本文还介绍了机械手对粗糙运动平板的斜碰撞实验。通过与纯有限元解和实验数据的比较,验证了MCA的准确性、收敛性和效率。法向接触力第一峰值(F{text{n}})的MCA解与纯FEM解之间的误差小于1.5%。MCA的总时间成本仅为纯FEM的0.705%。数值结果还表明,所提出的MCA能够有效地描述碰撞诱导波在中间铰处的传播和反射。此外,还研究了结构柔度、板速度(v{text{plate}})和摩擦系数(mu)对瞬态响应的影响。随着(v{text{plate}})的增加,(F{text{n}}\)的峰值将增加,这与所谓的动态自锁现象有很强的关系。由于杆的结构柔度较大,在斜碰撞事件中可以捕捉到“连续碰撞”现象(即在极短的时间内多次接触),并且在单次接触过程中,局部接触区的正常相对运动可能会经历压缩和恢复之间的两个过渡。切向粘滑运动是一种反向现象。所有研究表明,MCA具有足够的精度来分析柔性机器人的摩擦冲击。

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全文: 内政部

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