基于能耗分析的闭链弓形五连杆加速度规划研究

余联庆; 曾祥阔; 李红军; 吴紫俊; 蒙运红

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2020.04.001

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基于能耗分析的闭链弓形五连杆加速度规划研究

理论研究 | 更新时间：2022-10-20

- 基于能耗分析的闭链弓形五连杆加速度规划研究
- Acceleration Planning of the Closed Five-bow-shaped-bar Linkage based on Energy Consumption Analysis
- 机械传动 2020年44卷第4期页码：1-7
- 作者机构：
  
  1.武汉纺织大学工业雷管智能装配湖北省工程研究中心，湖北武汉 430073
  2.华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉 430074
- 作者简介：
  
  余联庆（1972— ），男，湖北武汉人，教授，硕士研究生导师，主要研究方向为机器人机构学、移动机器人技术与应用、纺织轻工机械、制造系统建模与仿真等领域。
  曾祥阔（1993— ），男，湖北荆州人，硕士，主要研究方向为移动机器人技术。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51275363)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2020.04.001
  中图分类号：
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余联庆,曾祥阔,李红军等.基于能耗分析的闭链弓形五连杆加速度规划研究[J].机械传动,2020,44(04):1-7.

Yu Lianqing,Zeng Xiangkuo,Li Hongjun,et al.Acceleration Planning of the Closed Five-bow-shaped-bar Linkage based on Energy Consumption Analysis[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(04):1-7.
余联庆,曾祥阔,李红军等.基于能耗分析的闭链弓形五连杆加速度规划研究[J].机械传动,2020,44(04):1-7. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.04.001.

Yu Lianqing,Zeng Xiangkuo,Li Hongjun,et al.Acceleration Planning of the Closed Five-bow-shaped-bar Linkage based on Energy Consumption Analysis[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(04):1-7. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.04.001.

摘要

为了降低闭链弓形五连杆沿直线加速翻滚运动过程中的能量损耗，研究了恒势能和变势能翻滚策略下最大翻滚加速度对系统总能耗的影响规律。采用了一种可调整最大翻滚加速度的修正梯形曲线作为系统翻滚角的加速度规律，分别利用恒势能和变势能翻滚策略得到关节轨迹。在此基础上，考虑关节中的黏滞摩擦，运用了含耗散函数的拉格朗日方程求动力学逆解，并通过能耗方程计算系统总能耗。计算结果表明，随最大翻滚加速度的增大系统总能耗先减小后增大；采用恒势能翻滚策略有利于降低系统总能耗。最后，通过Adams仿真验证了理论分析的正确性。

Abstract

In order to reduce the energy consumption of a robot of the closed five-bow-shaped-bar linkage rolling along a straight line，the effect of the maximum rolling acceleration under the constant potential energy rolling strategy and the variable potential energy rolling strategy on the total energy consumption of the system is studied.A modified trapezoidal curve with adjustable maximum rolling acceleration is adopted as the rolling angle acceleration law of the system，and the joint trajectories is obtained by using the rolling strategies of constant potential energy and variable potential energy respectively.On this basis，considering the viscous friction in the joints，the Lagrange equation with dissipation function is used to solve inverse dynamics solution，and the total energy consumption of the system is calculated by the energy consumption equation.The calculation shows that the total energy consumption of the system decreases first and then increases with the increase of the maximum rolling acceleration，and using the constant potential energy rolling strategy is beneficial to reducing the total energy consumption of the system.Finally，the correctness of theoretical analysis is verified by Adams simulation.

关键词

闭链弓形五连杆能量损耗修正梯形曲线拉格朗日方程加速度策略

Keywords

Closed five-bow-shaped-barEnergy consumptionModified trapezoid curveLagrange equationAcceleration strategy

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