[发明专利]一种考虑接触的工业机器人关节刚度建模方法

摘要

本发明公开了一种考虑接触的工业机器人关节刚度建模方法，属于工业机器人动态特性分析研究领域。通过提取工业机器人关节的关键接触结构特征，将接触结构假设为具有一定扭转刚度的弹簧结构，建立各关节等效系统模型。根据测量数据基于功率谱密度方法计算三维表面分形参数与表面粗糙度参数。对各接触结构进行受力分析，计算接触结构不同关节输入扭矩对应的各接触压力值。建立并联弹簧的等效扭转刚度模型，通过并联各接触刚度及减速器刚度，计算关节等效扭转刚度。该方法结合分形理论和结构受力分析建立了工业机器人关节刚度模型，通过考考虑接触刚度更为准确的理论估计关节刚度，为机器人末端动态误差补偿分析提供一定的方法基础。

主权项

一种考虑接触的工业机器人关节刚度建模方法，其特征在于：该方法的实现步骤如下，S1、分析工业机器人关节的结构组成及特点，提取工业机器人关节的关键接触结构特征，将接触结构假设为具有一定扭转刚度的弹簧结构，建立各关节等效系统模型；S2、以接触结构中材料硬度小的材料为对象，根据接触结构的接触面加工方法和加工要求加工1mm×1mm的试验块，并进行表面形貌测量，根据测量数据基于功率谱密度方法计算三维表面分形参数与表面粗糙度参数；S3、对各接触结构进行受力分析，计算接触结构不同关节输入扭矩对应的各接触压力值；S4、基于分形理论建立结合面法向与切向接触刚度模型，代入接触压力值、结合面分形参数D与表面粗糙度参数G，计算各接触结构的法向刚度值与切向刚度值；S5、建立法向刚度、切向刚度与扭转刚度间的转换公式，通过法向刚度与切向刚度值计算接触扭转刚度；S6、建立并联弹簧的等效扭转刚度模型，通过并联各接触刚度及减速器刚度，计算关节等效扭转刚度。