风作用下含磁流变阻尼器的拉索攀爬机器人动力学建模与分析

作     者：马凯威 王宁 周洋如 徐丰羽 王兴松 MA KaiWei;WANG Ning;ZHOU YangRu;XU FengYu;WANG XingSong

作者机构：南京邮电大学自动化学院人工智能学院南京210023 江苏省物联网智能机器人工程研究中心南京210023 东南大学机械工程学院南京211189 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:52175100) 江苏省高等学校自然科学研究重大项目(编号:21KJA460013) 江苏省“双创博士”项目(编号:JSSCBS20210523) 南京邮电大学引进人才自然科学研究启动基金(编号:NY220140)资助 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2024年第54卷第2期

页      码：351-364页

摘      要：为增强拉索攀爬机器人在不同风载环境下的适应能力,提出了一种机器人-拉索-风耦合系统的动力学建模与分析方法.首先,利用磁流变液体的固液转换特性,设计了具有输出力连续可调功能的阻尼器,并将其应用于拉索攀爬机器人.其次,分析拉索载荷,建立了机器人-拉索-风耦合动力学模型.然后,通过有限元分析,获得阻尼器中磁流变液产生的阻尼力变化范围为0~153.45 N,与理论模型一致.同时,利用动力学模型的数值仿真得到了阻尼器的建议工作电流分别为0.1 A (3级风)和0.3 A (6级风).最后,为了验证以上理论,分别对阻尼器和拉索攀爬机器人进行了性能测试实验.结果表明,与理论值相比,该阻尼器实际输出力的平均相对误差不超过3.22%.将其安装到机器人上,可将速度波动范围降低83.7%,能显著提高机器人的爬升稳定性.

主 题 词：磁流变阻尼器 拉索攀爬机器人 机器人-拉索-风耦合 动力学建模与分析 爬升稳定性 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 080202[080202] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/SST-2023-0009

馆 藏 号：203125864...