一种基于粘滑运动原理的微小型机器人建模与实验.pdfVIP

第34卷第2期 机器人 ROBoT 、b1．34。No．2 2012年3月 M札，2012 DoI：10．3724，SPJ．1218．2012．00182 一种基于粘滑运动原理的微小型机器人建模与实验 李伟达l，李 娟1，胡海燕1，李满天2，孙立宁2 (1．苏州大学机电工程学院，江苏苏州21502l；2．哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室。黑龙江哈尔滨150080) 摘要：为实现微小型机器人的精密运动定位，提出一种基于粘滑运动原理的足式微小型机器人．机器人足由 双压电膜驱动，本身为空间不等截面的弹性梁结构．首先建立了柔性足的有限自由度模型和机器人系统的动力学模 型．然后根据粘滑驱动中的粘滞和滑移过程的不同特点，分别对粘滞过程的静力学与滑移过程的瞬态动力学进行了 分析，得到了机器人运动位移、分辨力与驱动电压之间的关系，并分析了粘滞～滑移过程中摩擦力的变化以及足尖 的状态切换过程．分析结果表明，在粘滞阶段，基体的静态位移与驱动电压近似旱线性关系，且随驱动电压的增高 而增大；在滑移阶段，由于柔性足的振动及振动与摩擦力的耦合关系，足端的滑移距离及基体位移与驱动电压之间 存在非线性关系．建立了机器人样机，对机器人的运动分辨力和位移响应进行了测试，实验数据显示，基于粘滑运 动原理，机器人可以实现0．88岬的高运动分辨力． 关键词：微小型机器人；粘滑原理；双压电膜；瞬态动力学 中图分类号：n，242 文献标识码：A 文章编号：1002．0446(2012)．02．0182—08 and ofaMicroRobot Motion ModelingExperiment B嬲ed伽Stick-SlipPnncipIe E抛crrfc (1．＆肋DfD，^fPc^删妇f∞dDl占加e拥毋＆．Dc慨M叻lfvPm睁，鼬z^DⅣ215021，凸讯口； 2．跏把J劬L曲Dmfo，)，D，尺础叭￡∞彻d跏枷．爿a而加加砌I把巧殆c^M蛔秽，月口r6胁150080。amm) Abst豫ct：Toacllieve m矾on I．0botis basedon precisionpositiorIing，alegg酣IIlicmpresenned sdck-slipm甜on州nciple． The ofel越ticbealllswim s∞tionsa∞dfiVentlle DOF legscomposed spatiallyunequal by piezocktric堍morph．A重inite ofttIenexibleanda modeloftllembot arc t0nle (de罟rc霉offkedom)modelleg dynaIIlic systembllilt．Then，accormng chamcterisdcsof sta把柚d ofttle of di骶rent sticky slippagestate，s枷cs鲫alysisstic埘state卸d咖sientdynaIllicsaIlalysis tlIe st砒earecondllcted relationsof VefSus andof陀solutionVersus a佗 slippage respecdvely-Thedisplacementvoltage Voltage 曲tained．Th