危险品处理机械臂液压关节运动分析
张攀蜂，穆希辉”，杜峰坡”，郭浩亮
智能工程
（1.军械工程学院，河北石家庄050003；2.总装备部军械技术研究所，河北石家庄050003） Hydraulic Joint Motion Analysis of Dangerous Articles Disposal Manipulator
eaodaaae
(1. Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003,China;2. Research Institute of Ordnance Technology,
Shijiazhuang 050003,China)
摘要：以危险品处理机械臂液压驱动关节为研究对象，基于电液比例技术对液压驱动关节控制系统作理论分析与建模，以小臂关节为例研究了液压缸活塞杆与关节运动传递关系。从液压驱动关节比例控制原理出发，依据阀控液压缸工作动态方程，得到活塞杆速度与阅芯位移以及机构位置的确定关系。仿真结果证明了液压缸活塞直线运动与关节旋转运动之间的非线性传递关系，并指出了它们位移、速度之间特定的约束关系，为机臂的运动轨逆规划与控制奠定了基础。
关键词：危险品处理机械臂；液压关节；动态特性；运动传递
中图分类号：TP241 文献标识码：A
文章编号：1001-2257(2012)01-0061-03
Abstract: In this paper, the hydraulic driving joint of the dangerous articles disposal manipulator is studied. Based on electro hydraulic proportional technology,the control system model of hydraulic driving joint is built and analysed in theory. Take the case of small arm, the movement relationship between the piston rod and joint is studied. Derect-ly from the electro hydraulic proportional control technology principle of the hydraulic driving joint, according to theworking dynamic equation of the hydraulic cylinder,certain relationship between the piston and the manipulator can be determined. Sim ulation results show that the transmission of move mentbetweenthehydrauliccylinderpiston and joint rotation is nonlinear transfer,and indicate the 收稿日期：2011-08-29
基金项目：国家"八六三"项目（2001AA422420）（机械与电子》2012(1)
constrained relationship between their displace ment and velocity. The results lay the foundation for trajectory planning and control of the manipula tor.
Key words:dangerous articles disposal manipu-lator;hydraulic joint; dynamic characteristis; trans mission of motion
0
引言
危险品处理与搬运是世界各国和军队共同关注
的课题汀。危险品由于放置的位置与姿态随机性较大，处理过程中随时可能爆炸，增加了处理难度。由机械臂的运动学分析可知，机器人末端执行期（手)的期望位姿由6个关节的服控制来保证12]。机器人的作业对象是危险品，手爪的运动应尽可能平滑，避免位置、速度的突变，对各个关节的伺服控制提出了较高的要求3)。机械臂的液压驱动关节可以承受较高负载，但是由于液压系统的频响较低容易出现动作响应慢、位置精度较低等间题-5。基于电液比例技术的液压驱动关节控制系统进行理论分析与建模，从液压驱动关节比例控制原理和阀控液压缸工作动态方程出发，研究了液压缸活塞直线运动与关节旋转运动之间的传递与约束关系。
液压驱动关节控制原理
液压驱动关节控制系统组成如图1所示。机械臂液压关节的运动控制实际上是电液比例阀控缸与阀控马达系统。电液比例控制系统的理论分析是建立在系统传递函数等数学模型的基础上的，因此在系统分析前，必须先建立系统的数学模型，以含有阀控缸环节的小臂控制系统作建模分析。
.61