带有载荷的柔性杆柔性铰机器人刚柔耦合动力学分析
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收 稿 日期 ：０ １ ０ 一 ７ ２ １— ｌ ０ 修 回 日期 ：０ １ ０ － ８ ２ １ － ９ １
基金项 目： 家 自然 科学 基 金 （ ０ ７ ０ ５ １ １２０ ） 江苏 省 “ 国 １７２ ８ ；１３ ０ ７ ； 青蓝 工 程 ” 南 京 理 ｌ 大 学 自主科 研 专 项计 划 ； Ｔ
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（ ｃｏ ｌ ｆ ｃｅｃｓ Ｎ Ｓ Ｎ ｎｉｇ １０ ４ Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ ｏ ｉ ｅ ， Ｕ Ｔ， ａｊ ０ ９ ， ｈｎ ） Ｓ ｎ ｎ２
ｚ ａ ｇ ｇ ９ １ ３ ｔ ｍ。 ｈ ｎ ｄ ４１ ＠ ６ ． ｏ
总第 １２期 ８
陈思佳
章定国
带有载荷的柔性杆柔性铰机器人刚柔耦合动力学分析
１３ ８
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第３ ６卷 第 １ 期 ２１ ０ ２年 ２月
南 京理 工大 学学报
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带 有 载荷 的 柔性 杆 柔 性铰 机 器 人
刚 柔 耦 合 动 力 学 分 析
陈思佳 ， 章定 国
（ 南京理工大学 理学院 ， 江苏 南京 ２０ ９ ） １０ ４
摘
要 ： 了研 究柔性机 器人在做 大范 围运 动 时关 节铰 的 柔性 以及 杆 端栽荷 对机 器人运 动响 应 为
的影响 ， 带有载荷 的 柔性机 器人进 行 了刚 柔耦 合动 力 学建模 。将 柔性铰 的柔性 简化 为 线 弹性 对 扭 簧 ， 及柔性 铰质 量 。考虑 柔性杆横 向弯 曲 变形 和 纵 向拉 伸 变 形 ， 在 纵 向位 移 中计 及 由于 计 且
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中图分 类号 ：３３７ Ｏ １．
文章 编号 ：０ ５ ９ ３ （０２ ０ — １２ ０ １０ — ８０ ２ １ ） １０ ８ — ７
Ｒｉ ｉ ・ ｅ ｉ ｌ ｕ ｌ ｇ Ｄｙ ａ ｉ ｓ ｏ ｅ ｉ ｌ －ｉ ｋ ｇ ｄ— ｘ ｂ ｅ Ｃｏ ｐ ｉ ｎ ｍ ｃ ｆ Ｆｌｘ ｂ ｅ－ ｎ ｌ ｆ ｎ ｌ
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（０ Ｙ Ｘ ３ ） ２１ Ｂ Ｍ ２ １
作者简 介 ： 陈思佳（ ９ ５ ） 男 ， １８ 一 ， 博士 生 ， 主要 研究方 向 ： 体系统 动力学 与控制 ， — ｉ ｃ ｅｓｉｎ＠ １３ ｃｍ； 多 Ｅｍａ ：ｈ ｎｉａｊ ６ ．ｏ 通 ｌ ｊ
讯作者 ： 章定 国 （ ９ ７ ） 男 ， 授 ， 士生 导 师， 要研 究 方 向 ： 体 系 统 动 力 学 与 控 制 ， — ａ ： １６ 一 ， 教 博 主 多 Ｅ ｍ ｉ ｌ
柔性杆 柔性铰机 器人 对 比发现 ， 柔性 杆末 端 载荷 增 大 了 系统 的响 应 幅值 ， 降低 了响应 频 率 。将 柔性杆 柔性铰 机 器人 与 柔性杆 刚性铰 机 器人对 比发现 ， 的柔性 作 用 同样使 系统的响应 幅值 增 铰
大， 响应 频 率减 小 了。
关键词 ： 柔性杆 柔性铰 机 器人 ； 载荷 ； 柔耦 合 ； 力学 刚一 动
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横 向 变形 而引起 的纵 向缩短项 ， 即非线性耦 合 变形项 。 采 用假设 模 态法描 述 柔性 杆 变形 ， 用 运
第二类 Ｌｇａｇ ａｒ ｅ方程推 导得 到 了带有 裁荷 的柔性 杆 柔性 铰 机 器人 的刚 柔耦 合 动 力 学方 程 。求 ｎ 解这组 方程得 到 柔性机 器人 的动 力学性 态。将 带 有载 荷 的 柔性 杆 柔性 铰机 器人 与 不 带栽 荷 的
收 稿 日期 ：０ １ ０ 一 ７ ２ １— ｌ ０ 修 回 日期 ：０ １ ０ － ８ ２ １ － ９ １
基金项 目： 家 自然 科学 基 金 （ ０ ７ ０ ５ １ １２０ ） 江苏 省 “ 国 １７２ ８ ；１３ ０ ７ ； 青蓝 工 程 ” 南 京 理 ｌ 大 学 自主科 研 专 项计 划 ； Ｔ
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总第 １２期 ８
陈思佳
章定国
带有载荷的柔性杆柔性铰机器人刚柔耦合动力学分析
１３ ８
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摘
要 ： 了研 究柔性机 器人在做 大范 围运 动 时关 节铰 的 柔性 以及 杆 端栽荷 对机 器人运 动响 应 为
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讯作者 ： 章定 国 （ ９ ７ ） 男 ， 授 ， 士生 导 师， 要研 究 方 向 ： 体 系 统 动 力 学 与 控 制 ， — ａ ： １６ 一 ， 教 博 主 多 Ｅ ｍ ｉ ｌ
柔性杆 柔性铰机 器人 对 比发现 ， 柔性 杆末 端 载荷 增 大 了 系统 的响 应 幅值 ， 降低 了响应 频 率 。将 柔性杆 柔性铰 机 器人 与 柔性杆 刚性铰 机 器人对 比发现 ， 的柔性 作 用 同样使 系统的响应 幅值 增 铰
大， 响应 频 率减 小 了。
关键词 ： 柔性杆 柔性铰 机 器人 ； 载荷 ； 柔耦 合 ； 力学 刚一 动
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