Nonlinear flexure coupling elements for precision control of multibody systems
Nonlinear flexure coupling elements for precision control of multibody systems
复制标题
用于多体系统精确控制的非线性挠性耦合元件
DOI：
10.1098/rspa.2018.0395
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Bailey N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bailey N
机器人和自动化机械中使用的传统多体系统包含具有复杂且不确定的摩擦学特性的轴承部件。这些从根本上限制了自动运动的精度并且还会导致磨损。用挠性联轴器代替传统的轴承接头可以消除这些摩擦效应和磨损，减少必要的系统维护，并有可能提高运动精度。考虑了弯曲耦合多体系统，并提出了一种新颖的通用解决方案技术。提供了大偏转挠性耦合模型的推导，并随后使用实验设备进行了验证。对一种独特的双挠性耦合刚体系统进行了重点研究；所制定的非线性数学模型可用于前馈控制。等效控制也适用于具有传统轴承关节的相应系统。从精确的大位移控制和减少高频扰动方面论证了用挠性联轴器代替轴承接头的可行性。
Conventional multibody systems used in robotics and automated machinery contain bearing components that exhibit complex and uncertain tribological characteristics. These limit fundamentally the precision of the automated motion and also cause wear. Replacing traditional bearing joints with flexure couplings eliminates these tribological effects, together with wear, reducing necessary system maintenance and offering a potential for increased motion precision. A flexure-coupled multibody system is considered and a novel general solution technique is presented. Derivation of a large deflection flexure coupling model is provided and subsequently validated using an experimental facility. A focused study of a unique double-flexure-coupling rigid body system is given; the formulated nonlinear mathematical model can be used for feedforward control. Equivalent control is also applied to a corresponding system with traditional bearing joints. The feasibility of replacing bearing joints by flexure couplings is demonstrated in terms of accurate large displacement control and reduction of high-frequency disturbances.
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