欠驅(qū)動(dòng)繩索2R機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)和混沌運(yùn)動(dòng)研究.pdf

1、繩索驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中一種常用機(jī)構(gòu)，在航空航天、起重運(yùn)輸和康復(fù)機(jī)械中都有廣泛的應(yīng)用。繩索驅(qū)動(dòng)是一種比較新的間接驅(qū)動(dòng)方式，與傳統(tǒng)的電機(jī)和液壓等直接驅(qū)動(dòng)方式有著較大的區(qū)別。欠驅(qū)動(dòng)繩索機(jī)構(gòu)不僅可以減少機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)電機(jī)和繩索數(shù)目，而且可以避免繩索之間的干涉，因此，對(duì)欠驅(qū)動(dòng)繩索機(jī)構(gòu)研究具有工程實(shí)際和理論意義。
　　本文以應(yīng)用于康復(fù)機(jī)械的欠驅(qū)動(dòng)繩索2R機(jī)械臂為研究對(duì)象，研究工作主要以均勻度為研究工具，并對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)。
　

2、　本論文的主要研究工作和結(jié)論如下:
　　1.針對(duì)均勻度理論和方法中存在歐式距離求取時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤差、計(jì)算參數(shù)選取不明確和在混沌判定時(shí)不明確，衡量效果不佳等問(wèn)題，本文提出了一種最大值歸一化閾值判定的改進(jìn)均勻度計(jì)算方法。改進(jìn)均勻度采用系統(tǒng)多維相關(guān)變量計(jì)算，采用閾值判定系統(tǒng)周期和混沌。通過(guò)Duffing系統(tǒng)的混沌邊緣分析驗(yàn)證了改進(jìn)方法的正確性和有效性，并為后續(xù)的欠驅(qū)動(dòng)繩索2R機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)分析和混沌研究提供了分析方法。本文還研究了分形維數(shù)與均

3、勻度之間的關(guān)系，研究表明兩者是相似的、一致的。
　　2.采用拉格朗日方法建立了欠驅(qū)動(dòng)繩索2R機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型，采用MATLAB軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行數(shù)值仿真。本文的欠驅(qū)動(dòng)繩索2R機(jī)械臂的工作主要分為兩個(gè)過(guò)程:初始時(shí)繩索對(duì)機(jī)械臂施加驅(qū)動(dòng)力，到達(dá)預(yù)定的角度值。此為施加繩索驅(qū)動(dòng)力過(guò)程;然后，釋放繩索對(duì)機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)力，此為釋放繩索驅(qū)動(dòng)力過(guò)程。文中對(duì)這兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn):釋放繩索驅(qū)動(dòng)力后，機(jī)構(gòu)具有豐富的動(dòng)力學(xué)特性。
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4、.研究了欠驅(qū)動(dòng)繩索2R機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)位置參數(shù)和驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的影響。確定了機(jī)構(gòu)關(guān)于位置參數(shù)和驅(qū)動(dòng)參數(shù)的混沌邊緣。通過(guò)對(duì)參數(shù)局部區(qū)間的研究，不僅確定出了混沌運(yùn)動(dòng)的邊緣，還發(fā)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)演化的一些規(guī)律。研究表明:位置參數(shù)和驅(qū)動(dòng)參數(shù)的改變會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，隨著參數(shù)變化，機(jī)構(gòu)周期運(yùn)動(dòng)與混沌運(yùn)動(dòng)交替出現(xiàn)。改進(jìn)均勻度值越小說(shuō)明機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的周期數(shù)越小。分析了欠驅(qū)動(dòng)繩索2R機(jī)械臂的輸入能量、功率、功率與等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比的變化情況，研究表明功