平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.05.004

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2017, Vol. 45 ›› Issue (5): 24-30,67.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2017.05.004

平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究

刘胜邱志成张宪民^†

华南理工大学广东省精密装备与制造技术重点实验室//机械与汽车工程学院，广东广州 510640

收稿日期:2016-07-15 修回日期:2016-10-07 出版日期:2017-05-25 发布日期:2017-04-01
通信作者: 张宪民( 1964-) ，男，教授，博士生导师，主要从事机构学、精密制造装备与现代化控制技术研究． E-mail:zhangxm@scut.edu.cn
作者简介:刘胜( 1986-) ，男，博士生，主要从事并联机器人控制研究． E-mail: liusheng20080818@163． com
基金资助:
NSFC-广东省自然科学联合基金资助项目( U1501247) ; 东莞市重大科技项目( 2015215119)

Experimental Investigation into Self -Excited Vibration of a Planar 3-RRR Parallel Manipulator

LIU Sheng QIU Zhi-cheng ZHANG Xian-min

Guangdong Province Key Laboratory of Precision Equipment and Manufacturing Technology//School of Mechanical and Automotive Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China

Received:2016-07-15 Revised:2016-10-07 Online:2017-05-25 Published:2017-04-01
Contact: 张宪民( 1964-) ，男，教授，博士生导师，主要从事机构学、精密制造装备与现代化控制技术研究． E-mail:zhangxm@scut.edu.cn
About author:刘胜( 1986-) ，男，博士生，主要从事并联机器人控制研究． E-mail: liusheng20080818@163． com
Supported by:
Supported by the Joint Fund of the National Natural Science Foundation and the Guandong Provincial Natural Science Foundation( U1501247)

摘要/Abstract

摘要： 从平面3-RRR并联机构的位形和关节驱动两方面，研究了位形的奇异性和驱动电机的伺服增益对机器人自激振动现象的影响．首先建立了平面3-RRR并联机构的运动约束方程，求导得到速度约束方程和加速度约束方程，给出位置、速度、加速度的正、逆解，利用速度雅可比矩阵分析奇异特性; 然后搭建了实验系统，分析驱动电机的控制原理，分别测试在奇异位形和非奇异位形的自激振动，通过传感器测试驱动关节的位移、速度和加速度，并进行正解得到动平台的位置和加速度，正解得到的加速度与动平台实测加速度吻合较好; 最后通过调整驱动电机的伺服增益避免了非奇异位形处的自激振动．

关键词: 机器人, 平面3-RRR并联机构, 自激振动, 奇异性, 伺服系统

Abstract: Dealt with in this paper are the effects of singularity configuration and servo gain of drive motors on the self-excited vibration of planar 3-RRR parallel manipulator.Firstly,the kinematics constraint equation of the planar 3-RRR parallel manipulator was established,and the velocity constraint equation as well as the acceleration constraint equation was obtained via derivation.Meanwhile,the forward and inverse solutions of position,velocity and acceleration are analyzed.Secondly,the singularity was measured by using the velocity Jacobin matrix.Then,an experimental system was established to test the self-excited vibration respectively in singular and non-singular configurations after analyzing the control principle of drive motors.Moreover,the input position,velocity and acceleration of active joints were tested by sensors,the position and acceleration of the moving platform were obtained via forward kinematics,and the obtained acceleration of the moving platform accord with the test one well.Finally,the self-excited vibration in non-singular configurations was successfully avoided by adjusting the servo gain of drive motors.

Key words: robot, planar 3-RRR parallel manipulator, self-excited vibration, singularity, servo systems

刘胜邱志成张宪民. 平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(5): 24-30,67.

LIU Sheng QIU Zhi-cheng ZHANG Xian-min. Experimental Investigation into Self -Excited Vibration of a Planar 3-RRR Parallel Manipulator[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2017, 45(5): 24-30,67.

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平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究

Experimental Investigation into Self -Excited Vibration of a Planar 3-RRR Parallel Manipulator

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