可移動式機器人已成為機器人研究領域的重要分支,為實現(xiàn)其在狹小特殊環(huán)境中的運動,學者們提出并研究了振動驅(qū)動移動系統(tǒng).本文基于二維LuGre摩擦模型和拉格朗日方程,給出了一類振動驅(qū)動系統(tǒng)在各向同性摩擦環(huán)境中的動力學建模方法和數(shù)值算法.這類振動驅(qū)動系統(tǒng)結構簡單且密封性好,依靠箱體與地面間的摩擦力實現(xiàn)自身的定向運動.該系統(tǒng)由一個外部箱體和兩個內(nèi)部質(zhì)量塊構成,兩個質(zhì)量塊在箱體內(nèi)的兩個平行軌道上作三相振動驅(qū)動,箱體通過三個剛性支撐足與地面保持接觸.二維LuGre摩擦模型的利用,可有效避免庫倫摩擦模型的不連續(xù)性給動力學方程的數(shù)值求解帶來的困難,且可有效揭示該系統(tǒng)在運動過程中的黏滯-滑移切換現(xiàn)象.數(shù)值仿真結果表明,通過調(diào)整其內(nèi)部質(zhì)量塊的驅(qū)動參數(shù),可實現(xiàn)箱體的直線平移、定軸轉(zhuǎn)動和平面一般運動,且箱體在移動和轉(zhuǎn)動過程中會出現(xiàn)擦滑、穿滑、回滑和不黏等4種現(xiàn)象;另外,通過調(diào)節(jié)驅(qū)動參數(shù),不僅可以改變箱體移動和轉(zhuǎn)動的快慢,還可以改變箱體形心運動軌跡的曲率半徑.

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本文編號：3996203